Materialwissenschaften (Fach) / Fertigunstechnologie (Lektion)

Fertigungstechnologien Skript5

Diese Lektion wurde von saha_rass erstellt.

Lektion lernen

zurück  |  weiter 1 / 1

• Zerspanen Allgemein a) bestimmte Schneide b) unbestimmte Schneide = geometrisches Formgeben durch mech. Abtrennen von überschüssigen Materials des Rohkörpers  a) Anzahl und Geometrie der Schneide ist bekannt b) Anzahl und Geometrie der Schneide unbekannt ( Schleifen = Werkstoff mit zahlreichen Körnern und schleifen von Mikropartikeln)
• Zerspanen a) Zerteilen b) Abtragen a) gleiche Prinzip aber es fallen keine Späne b) fallen Späne aber thermisch/chemisch
• Bestimmte Schneide bei Zerspanen Drehen: Werkstück rotiert um eigene Achse und Drehmeißel erzeugt Form bei Holz = Drechseln bei Metall = Drehen Winkel und Radien der Schneide sind bekannt Fräsen: Werkzeug dreht sich um eigene Achse Werkzeug fährt entweder Kontur ab oder Werkstück wird bewegt idr Herstellung von glatten Oberflächen Bewegung: Vorschubbewegung oder Bohren
• Urformen = Gießen  formlosen Stoff in eine Form bringen und einen Materialzusammenhalt schaffen (Pulver, Granulat, Schmelze, Fasern, Spähnen, Gase, Flüssigkeit)
• Gravitationsgießen = flüssiges Metall in Metallkokille gieße und austrocknen lassen. Kokille aus Gusseisen oder Stahl mit geringen Kohlenstoffanteil  wenig Komplexe Strukturen einfache Kerne aus Sand und Metall Toleranzen, Oberflächenfinish, mechanische Eigenschaften besser als beim Sandguss Aluminiumlegierungen, Kupfer, Magnesium Anwendung: Motorkolben , Zahnräder, Räder
• Hochdruckgießen flüssiges Metall durch Kanäle/Trichter in Form spritzen und unter Druck auskühlen lassen Gesenke hitzebeständig und mit Wasser gekühlt  mehr komplex Anwendung: Motorgestelle, Gehäuse für Plattenspieler, Riemenscheiben
• Niederdruckgießen und Unterschied zu Hochdruckgießen = Gießen entgegen der Schwerkraft mittels Gasdruck von unten nach oben auffüllen - minimieren der Lufteinschlüsse für Legierungen mit geirngen Schmelzpunkt Anwendung: Autofelgen, Zylinderköpfe Unterschied zu Hochdruckgießen: Gussteile können Wärmebehandelt werden!
• Feinguss (alt): Wachsform mit Verzweigungen herstellen und mit Gips überziehen und brennen lassen Wachs rausschmelzen. Mit Gravitationsguss Metall eingießen (evtl unter Druck) für Metalle mit Schmelzpunkt unter 2200°C komplexere Strukturen möglich für Zahnimplantate, Schmuck und Skulpturen
• Gießen mit verlorener Form: Keramikhülle Form aus Polysthyrol formen und mit Gips überziehen und brennen.  Polystyrol bei 1000°C rausschmelzen und Hohlform in Sandbett stützen. Metall eingießen ohne Gussnaht große komplexe Formen möglich Anwendung: Lebensmittelverpackung , Zahnkränze 
• Sandguss (Grünguss) Mischung aus Sand und Ton in feuchter Umgebung vermischen und verdichtete Vorform um Kern bilden. Kern rausnehmen, Form bleibt und Metall eingießen komplexe, vielfältige, billige Masseeartikel Kern aus Holz Anwendung: Werkzeugmaschinenteile, Zylinderblöcke 
• Niederdruck Sandguss siehe Sandguss und Metall nach niederdruck verfahren einbringen weniger Lufteinschlüsse sehr präzise Anwendung in Luftfahrt und Leichtbauteile
• Gießen mit verlorener Form: Sandguss Polystyrolform in Sandbett einlegen und durch vibration Sand verdichten Metall eingießen und Polystyrol verdampft. komplexe Formen KEINE Kerne Schmelzpunkt Metall hoch genug um Preform  zu verdampfen oft in Automobilindustrie
• Gießformen: Harzguss für Duroplaste Harz bei Polymerisation flüssig genug --> Mischen mit Härter und Kondensator und ohne Druck in Form gießen Problem vor Gaseinschlüssen Anwendung: Bowlingkugeln, Epoxidwerkzeuge
• Gießformen: Reaktivspritzguss - erhitze Chemikalie niedrigviskos durch Trichter/Kanäle in Matrize spritzen idR Polyutheran große, komplexe Bauteile Faserverbundstoffe möglich Anwendung: Lenkräder, Fensterrahmen
• Gießformen: Spritzguss für Thermo- und Duroplaste Polymer in Schneckenextruder erweichen und evtl Mischungen Masse durch Kanäle in Form drücken und unter Druck erstarren lassen Co-Injection möglich (anderes Material oder Farbe) Schaumspritzguss: Einbringen von Gasen oder Triebmittel Anwendung: Knöpfe, Spielzeug, Behälter 
• Additive Manufacturing = automatisierte, schichtweise wiederkehrender Prozess --> Prinzip der Schichttechnologie Herstellen eines 3D Gebildes aus Datensatz benötige keine Werkzeuge durch Schichten des Materials Gleichmäßige Schichtdicke
• Prozesskette AM 1) Erzeugen eines CAD Datensatzes (Scannen oder rechnerisch programmieren) Erzeuge einer konturierten Schicht,  Kenndaten x-y, Schichtdicke d, Schichtnummer 2) Herstellen der Schichten Folie o.ä als Kontur Schichtenaufbau nach Kontur und Schichtdicke Vebinden der Schichten untereinander Prozesskette immer gleich nur unterschiedliche Verfahren der Schichtherstellung
• Losgrößen 1-1.000/ Jahr = AM sehr wirtschaftlich 1.000-100.000/Jahr = AM als Formherstellung für Gießverfahren > 100.000/Jahr = klassische Verfahren (Urformen, Zerspanen) 
• Leichtbau max Funktionalität bei minimalen Gewicht Einsparung von Rohstoffen/Material und Energie Anwendung bei oft abbzubremsenden und beschleunigenden Maschinen -->durch geringes Gewicht = weniger Betriebskosten (Bsp. Benzin) Material: Aluminium, Magnesium, Titan, hochfeste Stähle, Faserverbund
• Faserverbund = hohe spez. Steifigkeiten und hohe spez. Festigkeiten Verstärkungsfaser: (Carbon, Aramid, Glasfaser): Last- und Kraftaufnehmende Komponente --> hohes E-Modul, hohe Steifigkeit, geringe Dichte, hohe Zugfestigkeit Matrix: Faserfixierung, Kräfteverteilung & -leitung & Aufnahme der Druckbelastung
• AM Verfahren 1)      3D printing processes 2)      Bogenkaschierung 3)      Photopolymerization 4)      Powder bed fusion 5)      Schichtbauverfahren  
• bogenkaschierung Das bereits als dünne Schicht (Bogen) vorliegende Material wird Lage für Lage aufgeklebt und durch Schnitte in Bauteil und Abfall getrennt. Aufgrund der Zuschnittoperation kann die Bogenkaschierung als Hybridverfahren betrachtet werden
• Fotopolymerisation Die Grundlage aller Fotopolymerisationsverfahren ist eine mit lichtempfindlichem Kunstharz (Photopolymer) gefüllte Wanne. Durch örtliches Belichten mit UV-Licht wird das Polymer an der Oberfläche vorgehärtet (vorgeliert). Der entstehende Grünling muss nachgehärtet werden, um die Endfestigkeit zu erreichen
• schichtbauverfahren Dabei wird das draht- oder stabförmige Material in einer Düse aufgeschmolzen, extrudiert und schichtweise aufgetragen
• Gussverfahren Gravitationsgießen, Hochdruckgießen, Niederdruckgießen, Feinguss, Gießen mit verlorener Form:Keramikhülle, Sandguss, Niederdruck Sandguss, Gießen mit verlorener Form: Sandguss, Gießformen: Harzgießen für Duroplaste, Gießformen: Reaktionsspirtzguss, Gießformen: Spritzguss für Thermo- und Duroplaste
• 3-D Druck Druckkopf wie Tintendrucker dem Polymerstrang zugeführt wird - mehrere Düsen möglich für unterschiedl. Materialien, Farben oder Schnelligkeit - schnelles Erstarren - Anwendung: Schmuck, Zahnersatz, Modelle
• Powder Bed fusion Behälter mit Metall- oder Keramik Pulver. Laser verfestigt Schichten im Pulver & Abstreicher legt neue Schicht drüber bis Modell aufgebaut ist Restpulver wird weggeschmisssen Bei hoher benötigter Dichte mit Bronze Infiltrierung   -          Eigenschaften: porös,komplexe Formen, minimaler Materialverlust, geringe maschinelle                            Bearbeitung -          Anwendung: Spritz- und Gusswerkzeuge, Zahnersatz
• Vorteile 3 D - digitale Geometrien mit Leichtbaupotential, Funktionsintegration, digitale Strukturen (Knoten, Waben Gitter) & Materialien( Legierungen, Additive) - gut für kleine Stückzahlen (Prototypen) - Steigerung der Wirtschafltichkeit - geringere Kosten (keine Werkzeuge) - bedarfsnahe Fertigung - Prozesskette komplett digitalisiert (Einfach auch für Einkäufer) - Ressourcenschonend -Unikat-Option

zurück  |  weiter 1 / 1