Fertigungstechnik DHBW (Fach) / Fertigungstechnik Maschinenbau (Lektion)

Fertigungstechnik Maschinenbau DHBW

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• Was ist der wesentliche Unterschied zwischen eine, Dauermodell und einem verlorenen Modell beim Gießvorgang? Dauermodell kann mehrfach verwendet werden, verlorenes Modell wird während dem Gießen zerstört
• Nenne Beispiele für gesinterte Bauteile Bohrer, Fräser, Zahnräder, Dieselpartikelfilter, Zündkerze, Gleitlager, Wendeschneidplatten
• Nenne den Prozessablauf beim Sintern ⇒ Keramiken, Metalle und Kunststoffe als Basis 1. Gewinnung der Ausgangsstoffe (Pulverherstellung) 2. Mischen oder legieren der Pulver 3. Verdichtung und Formgebung der Pulver 4. Verfestigung durch eigentlichen Sinterprozess 5. Ggf. Nachbehandlung u gewisse Eigenschaften zu erreichen (höhere Festigkeit, kleinere Toleranzen) 
• Was ist das besondere beim Sintern in fester Phase? - Sintern bei Temp. unter dem Schmelzpunkt - Sinterverhalten wird von Pulvereigenschaften wie auch Prozessparametern gleichermaßen beeinflusst (Formgebung, Temperaturführung, Sinterzeit, Druck)
• Was ist das besondere beim Sintern mit flüssiger Phase? - Temp. übersteigt Schmelzpunkt - wenn Phase über längere Zeit wirkt, treten zusätzliche Reaktionen auf - Flüssige Phasen wirken stark sinterfördernd - starke Schwindung (Maßveränderungen also Nacharbeit ist erforderlich)
• Nenne die Verfahren zur Pulverherstellung beim SIntern - fester Zustand - flüssiger Zustand  - chemische Verfahren - elektrochemische Verfahren - Verdampfung oder Kondensation
• Was versteht man unter legieren? Zusammenschmelzen eines Metalls mit mind. einem weiteren Metall oder Nichtmetall
• Was ist das Ziel beim legieren von Pulvern? Erhöhung des Widerstands gegen plastische Deformation von Sinterbauteilen
• Nenne drei Wärmetransportmechanismen mit Beispiel Wärmeleitung: Kinetische Energie wird von Teil zu Teil übertragen Konvektion: Wärmeübertragung durch Flüssigkeit/Gas Wärmestrahlung: Wärmeübertragung ohne Träger durch elektromagnetische Wellen
• Nenne den Ablauf des Pressverfahrens für den Sinterprozess - Formgebung und sintern in getrennten Arbeitsgängen:       - Koaxiales Pressen      - Kaltisostatisches Pressen Formgebung mit Druckanwendung bei erhöhter Temp.:      - Heißpressen      - Heißisostatisches Pressen
• Unterscheide die zwei grundsätzlichen Typen vom Formgebungsverfahren I. Formgebung und sintern in getrennten Arbeitsgängen. Pressling wird zuerst aus dem Pulver geformt und im anschließenden Sinterprozess das fertige Bauteil erzeugt. II. Formgebung und Druckanwendung bei erhöhter Temp. bei welchem Formgebung und sintern in einem Arbeitsschritt durchgeführt werden. Hierdurch ergeben dich Vorteile hinsichtlich Restporosität, Poren und Verbesserung der Festigkeit sowie des Ermüdungsverhaltens bei dynamischer Beanspruchung.
• Was geschieht beim koaxialen Pressen I? - Verdichtung bei einseitiger Druckanwendung - Druck wird mit zunehmenden Abstand vom Oberstempel abgebaut, es entsteht Dichtegadient (Wandreibung) - Max. Pressdruck 60 kN/cm², Werkzeughaltbarkeit nimmt ab - geeignet bis Durchmesserverhältnis ~ 1,5:1
• Was geschieht beim koaxialen Pressen II? - gleichmäßigere Dichteverteilung  - Max. Pressdruck 60 kN/cm², Werkzeughaltbarkeit nimmt ab - Durchmesserverhältnis bis 2,5:1
• Was ist der Unterschied zwischen mischlegieren und anlegieren ? Beim Anlegieren wird das Pulver gemischt und geglüht und beim Mischlegieren wird das Pulver gemischt und diffusioniert
• Nenne Eigenschaften von Pulver - Teilchengrößenverteilung  - Fließvermögen - Pressbarkeit - Presskörperfestigkeit
• Nenne die Verarbeitungsschritte beim Spritzgießen Dosierung (Granulat wird eingefüllt, Schnecke rotiert) Aggregt fährt vor (Spritzgussform schließt sich, Plastifizierzylinder fährt vor) Einspritzen Abkühlen Auswerfen und neu dosieren
• Welche zwei übergeordnete Sinterverfahren gibt es? Sintern in fester und mit flüssiger Phase
• Welche drei Eigenschaften besitzen Elastomere? - gummielastisch  - nicht warm umformbar - nicht schweißbar
• Erkläre das Kalandrieren Ändern der physikalischen Eigenschaften durch vollstrecken Polymerschmelze wird geformt  ⇒ wird eingesetzt um Folien zu erstellen 
• Wo liegt der Unterschied zwischen Mischlegieren und Anlegieren? Beim Anlegieren wird das Pulver gemischt und geglüht und beim Mischlegieren wird das Pulver gemischt und diffundiert
• Nenne die Verfahrensklassen zur Pulvergewinnung Aus festem Zustand  Aus flüssigem Zustand Aus Elektrolyt (Elektrolytisches Verfahren)
• Was ist der typische Prozessablauf des Sinterns? - Pulverherstellung  - Mischen/ Legieren der Pulver - Verdichtung + Formgebung der Pulver - Verfestigung durch Sinterprozess - Nachbehandlung 
• Nenne verschiedene Pressverfahren: - Kaltisostatisches Pressen - Heißpressen - Koaxiales Pressen - Heißisostatisches Pressen - Spritzpressen
• Beschreibe den Unterschied zwischen Duroplaste und Elastomere: Duroplaste sind harte Kunststoffe, deren Kohlenstoffketten fest vernetzt sind  Elastomere lassen sich bei Zug- und Druckbelastung elastisch verformen, sind schwach vernetzt 
• Benenne die wichtigsten Bauteile eines Extruders und die Unterschiede zum Spritzgussverfahren: Schnecke (Ausstoßzone) Zylinder (Umwandlungszone) Temperiersystem, Trichter (Einzugszone) Beim Spritzgussverfahren fährt man kontinuierlich. Beim Extruder kann man immer nur ein Bauteil herstellen
• Warum genau das Spritzgussverfahren um Duroplasten herzustellen? Polymere Form findet in der Form statt
• Was sind Thermoplaste und was sind die zugehörigen Eigenschaften? Kunststoffe, lassen sich in bestimmten Temp. Bereich inversibel (plastisch) verformen bis sie sich aufgrund zu hoher Temp. zersetzen. Sind aus wenig/nicht verzweigten/vernetzten Kohlenstoffketten (Bindung untereinander ist schwach) - schmelzbar - warm umformbar - löslich, quellbar - schweißbar
• Was sind Eigenschaften der Elastomere? Gesättigte weisen keine Doppelbindung auf, ungesättigte weißen Doppelbindung auf Kohlenstoffketen sind schwach vernetzt deshalb bei Zug- und Druckbelastung elastisch verformbar - gummielastisch - nicht warm umformbar - nicht schweißbar
• Was sind Duroplaste und ihre Eigenschaften? Harte Kunststoffe, deren Kohlenstoffkette fest vernertzt sind.  - nicht schmelz- und schweißbar - temperaturfest - unlöslich 
• Was sind die wesentlichen eigenschaften von Amorphe Thermoplasten? - bei Raumtemp. hart und spröde - bei Temp. Erhöhung sinkt Festigkeit und Dehnbarkeit steigt - schmelzbar - warm umformbar - löslich  - quellbar - schweißbar - Nach Überschreitung Erweichstemp. Bereicht fällt Festigkeit steil ab und Dehnung steigt sprunghaft an (gute Umformbarmöglichkeit) - Bei weiterer Erwärmung geht der Werkstoff von thermoelastisch in thermoplastisch Bereich (Extrusions- oder Schweißprozesse sind möglich) - Bei weiterer Erwärmung bis zur Zersetzungstemp. wird chemischer Aufbau zerstört
• Was sind die Teilkristallinen Eigenschaften? - schmelzbar - quellbar - warm umformbar - schweißbar - löslich - unterhlb Erweichungstemp. hart und spröde - Bei Überschreitung nimmt Beweglichkeit der Molekülkette im amorphen Bereich zu (unterhalb Raumtemp.) - Bei Kristallschmelzbereich werden zwischenmolekulare Kräfte im amorphen Bereich aufgehoben (Umformung möglich) (oberhalb beginnt Werkstoff zu schmelzen) - Bei Zersetzungstemp. wird Kunststoff zerstört
• Nenne die Eigenschaften der Elastomere - gummielastisch  - nicht warm umformbar  - nicht schweißbar 
• Welche Kunststoffe gehören zu Duroplasten? Phenolharz  Melaminharz Harnstoffharz ungesättigte Polyesterharz Epoxidharz Polyurethanharz Silikonharz
• Nenne den Verfahrensablauf beim Extrudieren 1. Mischen 2. Fördern und Verdichten 3. Aufschmelzen, mischen und homogenisieren 4. Im Extrusionswerkzeig formen 5. Kalibrierung/ Abkühlung, Abzug, Absägen
• Nenne den Ablauf vom Spritzgießen 1. Dosierung  2. Aggregat fährt vor 3. Eispritzen 4. Abkühlen 5. Auswerfen und neu dosieren
• Nenne den Verfahrensablauf vom Extrusionsblasformen 1. Extrusion des Vorformlings  2. Führen ins geöffnete Werkzeug  3. schließen des Werkzeugs 4. Aufblasen des Vorformlings 5. Abkühlung 6. Entnahme
• Beschreibe den allgemeinen Prozessablauf der Additiven Verfahren 1. Schichtebene von anfangs eingeführten Volumen wird aufegbaut - Technische Umsetzung der Projektion variiert bei verschiedenen Verfahren-  2. Lokale Polymerisation durch Laser, UV-Strahlung, thermische Energie: - Konturieren durch Laser, Heißdrähte, Messer, Fräser - Gezieltes (schichteises) Aufbringen von aufgeschmolozenem Material oder Binder 3. Nachdem Schicht aufgetragen wurde, wird Bauteil um einen bestimmten Betrag delta z, der der Schichtdicke entspricht, abgesenkt 4. Für neue Schichten muss dauerhaft Material nachgeführt werden. Bei pulverförmigen und flüssigen Stoffen muss Oberfläche mich Wischer nivelliert werden. Bei extrudierenden oder ballistischen Verfahren erfolgt Nachführung des Material unmittelbar beim Aufbau der Schichten und nicht im gesonderten Verfahrenabschnitt
• Erläutere den Verfahrenablauf des extrudierendem Verfahren: 1. Aufgewickeltes Material auf Spule wird Heizdüse in x-y Ebene zugeführt und aufgeheizt 2. Geschmolzenes Material wird auf Trägerplattform extrudiert, wobei Spalt zwischen Düsenspitze und Untergrund eine Abflachung des runden Materialquerschnitts bewirkt. Arbeitsmaterial und Stützmaterial werden sequentiell in der Schicht abgelegt.  3. Nach Fertigung einer Schicht wird Trägerplattform abgesenkt und nächste Schicht aufgetragen 4. Schrite 1-3 werden wiederholt bis Bauteil fertig aufgebaut ist 5. Benötigtes Stützmaterial wird anschließend entfernt durch abbrechen und Ab- bzw. Auflösen in warmem Wasser
• Erläutere die Stereolithographi - Polymerisation mittels Laserstrahlung - Energieverteilung im Laserstrahl homogen → verfestigtes Material in Form von Rotationsparaboloid - verfestigte Volumina durchdringen sich (Overure) →Festigkeit - Belichtungsstrategie für zu verfestigende Flächen> zunächst Randkurvern (Borders)> anschließend geeignete Schraffuren im Inneren (Hatches)
• Definiere die Einflussgrößen auf die Genauigkeit: - Begrenzung der Genauigkeiten sind verfahrensspezifisch  - Optimierungspotenzial liegt in der Verbesserung der erreichbaren Detaillierungsgrade
• Welches sind die Verfahrensgrenzen - Werkstoffpalette der Verfahren- von Stereolithographie, Schicht-Laminat-Verfahren und 3D-drucken? Stereolithographie - Mögliche Werkstoffpalette = klein - Begrenzender Faktor = Photopolymer Schicht-Laminat-Verfahren - Mögliche Werkstoffpalette = groß - Begrenzender Faktor = klein 3D-drucken - Mögliche Werkstoffpalette = groß - Begrenzender Faktor = klein
• Wie ist das Verformungsverhalten von Metallen? - metallische Körper verformen sich unter Spannung (belastung durch äußere Kräfte) - Verformung wird unterteilt in elastische (reversible) und plastische (irreversible) Formänderung - bei zu hoher Belastung/ Umformung wird Festigkeit des Bauteils überschritten und Bauteil bricht
• Erläutere Umformung gezielte Änderung von Form, Oberfläche und Werkstoffeigenschaften ohne Materialzufügung oder Abtragung. Werkstück besteht i.d.R. aus Metall.  Ziel ist, Werkstück durch Umformung in andere Form zu bringen 
• Was passiert bei der plastischen Formänderung ? Material wird beim Umformen "umverteilt". Material "fließt" von geometrischen Gestalt in andere. Dabei kann unterteilt werden in stauchen, breiten und steigen
• Was bedeutet Volumenkonstanz? Bei Umformung bleibt Volumen des Bauteils immer konstant. Bauteil ändert lediglich die Form
• Erläuterung Verfestigung Bei Umformtechnik wird oft in mehreren Schritten umgeformt.  Im Bauteil steigt nach jedem Schritt der Widerstand gegen weitere Verformung = Verfestigung des Materials Für weitere Umformung sind erhöhte Kräfte notwendig Alternative ist Stoffeigenschaft Änderung des Bauteils duch Erwärmung. Hier sinkt Widerstand des Werkstoffs und Umformvermögen wird wieder erhöht Unterschieden wird ind Kalt-, Halbwarm- und Warmumformung
• Unterscheide Kalt- und Warmumformen Warmumformen: - hohes Umformvermögen - schlechte Oberflächenqualität - schlechte Maßhaltigkeit/ Fertigungsgenauigkeit Kaltumformen (Raumtemp.):  - geringes Umformvermögen  - gute Oberflächenqualität - gute Maßhaltigkeit/ Fertigungsgenauigkeit - gute Eigenschaften - kürzere Standzeit der Werkzeuge durch höhere Belsatung 
• Was sind Einflussgrößen auf das Umformvermögen? Neben Temp. hat auch Umformgeschwindigkeit Einfluss Temperaturabhängigkeit: - Mit steigender Temp. sind geringere Umformkräfte für Umformung notwendig Geschwindigkeitsabhängigkeit: - Mit steigender Umformgeschwindigkeit steigen notwendige Umformkräfte
• Welche zwei Schmiederverfahren gibt es? vergleiche diese Gesenkschmieden - ist werkzeuggebundenes Schmieden.  - Werkstückform wird durch Form des Gesenks bestimmt Freiformschmieden - ist werkzeugungebundenes Schmieden - Werkstückform wird durch gezielte Bewegungen des Werkstücks erreicht
• Was ist typisch für das Freiformschmieden? - glatte oder an Werkstückkontur angepasste Werkzeuge kommen zum Einsatz - ist aufwendig und teuer - bei Herstellung von Bauteilen in geringen Stückzahlen oder extrem großen Bauteilen

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