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SLS-Lasersintern-> Beim Metallsintern durch den Laser erhält man ein sehr hitzebeständiges und robustes Modell.

nicht möglich bei:
Stereolithographie, da Modell gering thermisch und mechanisch Belastbar.

Stützen lassen sich bei der Lampen Stereolithographie einfach mit Wasser abwaschen, sie gehen keine Verbindung mit dem Bauteil ein.

Bei der Laser Stereolitographie müssen Bauteile nachvernetzt & anschließend mit Lösungsmitteln gereinigt werden, da Modell in Maschine nur zu 95% polymerisiert wird.

Vorteil:
Sehr gute Oberflächen, sehr gute Detaillierung

Nachteile:
geringe thermische und mechanische Belastbarkeit

Bauteilgröße begrenzt. Maschinenabhängig

Verhältnis Modell-Volumen zu umbauten Raum
• Detaillierungsgrad
• Physikalische und mechanische Kennwerte
• Dauerhaltbarkeit
• Oberflächengüte

a) Solid Imaging Concept Modeling:
Fertigung von Konzeptmodellen

b) Funktional Prototyping:
Fertigung von Funktionsprototypen

c) Rapid Tooling:
Generativer Werkzeugbau

d)Rapid Manufacturing:
Generative Serienfertigung

Zum Abstützen von frei im Raum liegenden Strukturen oder unverbundenen
Modellteilen.

• SL (Stereolithographie)

• FDM (Extrusion-Verfahren)

Aufschmelzen von drahtförmigen Thermoplasten in beheizten Düsen, Schichtbildung
nach Erstarrung

3D-Printing, wegen reiner Visualisierung und wenigen Details, keine phys. mech.
Festigkeit gefordert.

SL (Stereolithographie)

LOM (Schicht-Laminat-Verfahren)

LS (Lasersintern)

SL (Stereolithographie) wegen Detaillierung

• VG (Vakuumgießen) wegen Stückzahl

• Transparentes Material

SL (Stereolithographie) und FDM (Extrusion-Verfahren)

• PA, ABS,PPSU

Höhere mechanische und thermische Festigkeit, keine Stützen.

Keine Werkzeugkonstruktion
• Keine Endformschrägen
• Skalierung
• Beschränkung auf PU Materialien
• Limitierte Stückzahlen

Sinterverfahren und 3d-Printing
• Sinterverfahren: Aufschmelzen metallischer Pulver, Erstarrung nach Abkühlung

SL (Lampen-Stereolithographie)

Bestmögliche Oberflächenbeschaffenheit, Stützen nötig, aber mit Wasser abwaschbar. Hinterlassen keine Rückstände, da sie keine Verbindung mit dem Bauteil eingehen.


Die thermische und mechanische Belastbarkeit ist gering

CAD Modell erstellen
per STL File an Prototyper schicken
Modell wird mathematisch in Schichten geteilt
Schicht für Schicht wird Aufgetragen, samt Stützen (wenn nötig)

Nachbearbeitung:
Stützen entfernen,
Oberfläche bearbeiten (falls gefordert)

3D-Printing und Lasersintern(SLS)

Das Pulver stützt die teilfertigen Modelle

SL (Lampen-Stereolithographie) wegen dem hohen Detailierungsgrad um anschließend
eine möglichst genaue Luftzirkulation zu haben. Vakuumgießen um vielleicht
mehrere zu fertigen und bessere thermische und mech. Eigenschaften zu
haben.
• SLS (Lasersintern) wenn die rauhe Oberfläche kein Rolle spielt. (günstiger)

Zerlegen des digitalen Modells in Schichten gleicher Stärke
• Umsetzung der Einzelquerschnitte in reale Schichten
• Zusammenführung der realen Einzelschichten

In der Vorbesprechung nannte Gebhardt die drei Prozessschritte:
• CAD-Modell erstellen
• Slicen (schichtweises Aufbauen)
• Post Processing

Infiltrieren

SL (Stereolithographie) weil höchste Qualität/Genauigkeit ® Vakuumgießen

Vorteil:
kann auch mit Metallen durchgeführt werden
keine Stützen notwendig

Nachteil:
nur einfarbige Modelle
schlechte Oberfläche

Weil beim Vakuumgießen das Model z.B in Silikon abgeformt wird. Das Modell ist Positv und das Negativ ist nachher im Silikon vorhanden.

Vorteile:
man hat schnell ein fertiges Modell in der Hand,
werkzeuglos, hoher Detailreichtum,
direkte Umwandlung vom 3D-Datenmodell zum Prototypen.
STL Datensatz kann überall verwendet werden.

Nachteile:
teuer, zu langsam für Serie, stufig, nicht immer den vollen Anforderungen entsprechend!

Lasersintern(SLS):
Prozesskammer mit Metallpulver auffüllen, erste Schicht generieren durch aufschmelzen des Pulvers mit dem Laser (Schichtbildung durch Erstarrung), Schicht für Schicht generieren bis zum fertigen Bauteil.

1. Erstellung eines 3D CAD Modells
2. Mathematische Zerschneidung in Schichten
3. Rapid Prototyping Prozess:
         Umwandlung von Virtuellen in Physikalische Schichten
         Verbinden der physikalischen Schichten zum Modell


--> Physikalisches Modell

Laserstrahl
Messer, Fräser
Druckkopf
Beheizte Düse

Phys. Bauprinzip:                     RP-Verfahren:        
Polymerisation                         Stereolithographie

Aufschmelzen                           Laser Sintern,
                                                   Laser Beschichten
                                                   Extrudieren

Verkleben durch Binder          3D-Printing

Kleben + Ausschneiden         Schicht Laminat-Verfahren

Laserstrahl: Stereolithographie, Sintern (SL/LS)
                           Schicht-Laminat Verfahren (LOM)
Messer, Fräse: Schicht Laminat Verfahren  (LLM)
Druckkopf: 3D Druck-Verfahren (3DP)
beheizte Düse Extrusionsverfahren (FDM)

RP Urmodell wird in Silikon eingeformt.
Wenn Silikon getrocknet ist, wird Urmodell herausgeschnitten
Form wieder zusammengeklebt und im Vakuum mit Harz gefüllt.
Auf diese Weise lassen sich mit einer Silionform ca 15 Modelle herstellen.

Vorteile:
schnell & Preiswert
Hinterschnitte sind ohne Schieber realisierbar.

Nachteile:
Geringe Stückzahl pro Form
lange Zykluszeiten
keine Serienmaterialien einsetzbar

Modelle entstehen durch lokale Verfestigung eines flüssigen Monumers mittels eines Laserstrahls.
Laser trägt Schicht für Schicht auf, fertige Schicht wird immer um eine Schichtdicke nach unten gefahren....
Stützen notendig

Da Modell in Maschine nur zu 95% polymerisiert wird, muss im Nachhinein nachvernetzt und anschließend mit Lösungsmitteln gereinigt werden.
Stützen entfernen

Lasersintern (SLS)
3D-Printing (3DP)

Bauteil stützt sich in Pulver ab.

a) Lampen-Stereolithografie, danch vielleicht bearbeiten.

b) Gute Oberflächenqualität+ Detailgenau, falls Stützen für die geometrie benötigt werden, können diese im Nachhinein einfach mit Wasser abgewaschen werden. Die Stützen gehen keine Verbindung mit dem Bauteil ein.

Er verändert die Eigenschaften des Modells.
In Längsrichtung nimmt das Modell die Festigkeit des Klebers an und der Breite die des Modellmaterials.

Die beim Laserstereolitographie-Verfahren notwendigen Stützen müssen entfernt werden.
Ausserdem muss das Modell außerhalb der Maschine nachvernetzt und anschließend mit Lö-
sungsmitteln gereinigt werden, da es in der Maschine nur zu 95% polymerisiert wird.

a) Lampen-Stereolithografie, danch vielleicht bearbeiten.

b) Gute Oberflächenqualität+ Detailgenau, falls Stützen für die geometrie benötigt werden, können diese im Nachhinein einfach mit Wasser abgewaschen werden. Die Stützen gehen keine Verbindung mit dem Bauteil ein.

falls mehrere Prototypen benötigt werden, evtl, ein Vakuummodell fürs Vakuumgießen erstellen.

das CAD Modell muss mit einem dreiecksförmigen Netz ausgestattet werden, damit es mit der STL kompatibel ist.

-> Triangulation

Werkzeugwechsler.

a) 3D-Printing (3DP)

b) Lasersintern (SLS)

c) Stereolithografie (SL)

Keine Werkzeugkonstruktion, leichte Hinterschnitte entformbar, Skalierung durch Temperierung

Polyamid, Polystyrol, Sand , Metall, Wachs

Alle sich themoplastisch verhaltenden Werkstoffe.

Stereolithographie ->  Stereolithography (SL)

Lasersintern -> (Selective) Laser Sintering (SLS)

Schicht- (Laminat-) Verfahren -> Layer Laminate Manufacturing (LLM) 1

Extrusions-Verfahren -> Fused Layer Modeling (FLM) 1

3D-Printing -> Three Dimensional Printing (3DP)

Verfahren:
Lokale Verfestigung von flüssigem Monumer durch Laser- Strahlung (Polymerisation)

Materialien:
Epoxidharze, Acrylate

Vorteile:
Hoher Detaillierungsgrad

Nachteile:
Geringe thermische und mechanische Belastbarkeit
Stützen notwendig

Nachbearbeitungsschritte:
Stützen entfernen,
Monumer entfernen (Lösungsmittel notwendig)

Verfahren:
Lokales Aufschmelzen von pulverförmigen Thermoplasten;
Schichtbildung nach Erstarrung

Materialien:
Polyamid, Polystyrol, Polycarbonat, Metall, Sand

Vorteile:
Hohe mechanische Belastbarkeit
Keine Stützen notwendig

Nachteil:
Rauhe Oberflächen, geringer Detaillierungsgrad

Nachbearbeitungsschritte:
Modell muss von Pulver befreit werden

Verfahren:
Ausschneiden der Schichtkonturen aus Folien
(Laser, Messer)

Materialien:
Papier, Kunststoff, (Keramik), (Metall)

Vorteile:
Hohe Druckbelastbarkeit, geringe Materialpreise
keine Stützen notwendig

Nachteile:
Geringer Detaillierungsgrad,
richtungsabhängige Eigenschaften (In Längsrichtung die von Kleber, zu den Seiten die des Materials)
u.U viel verschnitt/Müll

Nachbearbeitungsschritte:
Nicht zum Modell gehörenden Teile müssen abgelöst werden

Verfahren:
Aufschmelzen von drahtförmigen Thermoplasten in beheizter
Düse; Schichtbildung nach Erstarrung

Materialien:
Thermoplaste, Wachs

Vorteile:
Hohe mechanische Belastbarkeit, mehrfarbige Modelle


Nachteile:
Geringer Detaillierungsgrad, teures Material
Stützen notwendig

Nachbearbeitungsschritte:
Stützen entfernen

Verfahren:
Einspritzen einer wasserbasierenden Flüssigkeit in Pulver.
Gestaltfestigkeit durch Infiltrierung (Wachse, Epoxidharze)

Materialien:
Stärke/Wasser, Gips-Keramik/Wasser

Vorteile:
-Kurze Bauzeit, geringe Materialpreise, preiswerte Modelle
-nach Infiltrierung mit Epoxidharz ist das Modell sehr widerstandsfähig
- kann spanend bearbeitet sowie gefüllt, geschliffen und lackiert      werden
-keine Stützen notwendig

Nachteil:
Sehr geringer Detaillierungsgrad
muss infiltriert werden > 2stufiges Verfahren
> Probleme mit Verzügen/ Schrumpfen des Bauteils
eingeschrängte Materialien

Nachbearbeitungsschritte:
Modell von Pulver befreien
Muss mit Wachs oder Epoxidharz infiltriert werden

Verfahren:
Abformen von Rapid Prototyping Urmodellen in Silikon-
formen. Ausgießen unter Vakuum.

Materialien (Bauteil):
Polyurethan-Gießharze (PU)

Vorteil:
Schnell und preiswert. Hinterschnitte ohne Schieber realisier-
bar.

Nachteil:
Geringe Ausbringungsmenge pro Form (ca. 15 Stück), lange
Zykluszeiten, keine Serienmaterialien einsetzbar.

Verfahren:
Abformen von Rapid Prototyping Urmodellen in aluminium-
gefülltes Epoxidharz. Einsetzen in Stammrahmen und
Fertigung auf Spritzgußmaschinen.

Materialien:
Alle Spritzgußmaterialien, vorzugsweise aber weniger abrasi-
ve.

Vorteile:
Schneller und preiswerter als Fertigung über Serienwerk-
zeuge.

Nachteile:
Kleine Serien (unter 500 Stück), lange Zykluszeiten, Hinter-
schnitte durch Einleger zu realisieren, Handentformung.

Vorteile:
bei massiven Modellen schnell und preiswert
hohe Druckbelastbarkeit
geringe Materialpreise

Nachteile:
Details sind schwierig abzubilden
richtungsabhängige Eigenschaften
viel Verschnitt/Müll

Vorteile:
akzeptable thermische und gute mechanische Belastbarkeit

Nachteile:
rauhere Oberflächen, geringer Detailierungsgrad

Vakuumgießen
Gießharz-Werkzeuge
Vorserienwerkzeuge aus Aluminium

z.B.
SL       Stereolithographie
SLS    (selctive) Laser Sintering
LOM  Schicht Laminat verfahren

Er generiert mit Hilfe der Konturdaten die äußere und innere Berandung der jeweiligen Scheibe des Bauteils und fügt diese an die bereits gefertigten Schichten an.

LLM
oder Schichtverfahren

Schneidern mit Laser oder auch Messer!

Herstellung von metallenen Werkzeugen oder Werkzeugeinsätzen durch Abformen von RP Urmodellen.

Entfernen der Stützen

Nachvernetzen und mit Lösungsmitteln reinigen

Laser Sintern:
Lokales Aufschmelzen von pulverförmigen Thermoplasten;
Schichtbildung nach Erstarrung

3D Printing:
Einspritzen von Binderflüssigkeit in das Pulverbett.

Stufigkeit,

eingeschränkte Materialpalette,

Verfahrensbezogene Materialien,

keine Kostendegression bei steigenden Stückzahlen

Skalierbarkeit,
beliebige Veränderung der Anzahl der Dreiecke,

beliebige Schnitte auch ohne Original CAD System,

weltweit gleich und somit weltweit einsetzbar ohne Formatumwandlung (wobei Fehler entstehen könnten)

Zerlegen des digitalen Modells in Schichten gleicher Stärke

Umwandlung von virtuellen in physikalische Schichten

Verbinden der physikalischen Schichten zum Modell