@inproceedings{24099, abstract = {{The additive manufacturing process Fused Deposition Modeling (FDM) is established in the industry for many years. A new, similar process to FDM is the Arburg Plastic Freeforming (APF). The main differences between both processes are the form of the starting material (FDM: Filaments, APF: Conventional granulate) and the material deposition during the layer formation (FDM: Melt strand, APF: fine molten droplets). Since the two processes can be used in similar applications, the aim of this study is to compare both processes in a holistic way. Furthermore, the advantages and disadvantages of the processes are to be highlighted. The systematic comparison between a Stratasys 400mc and the Freeformer 200-3X is divided into the areas of component properties, design limitations and economic efficiency. The material ABS-M30 (Stratasys) is used in both processes. The results show comparable component properties regarding mechanical and optical properties but also differences in design limitations and cost efficiency. }}, author = {{Moritzer, Elmar and Hecker, Felix and Driediger, Christine and Hirsch, André}}, booktitle = {{Proceedings: 2021 Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium (SFF Symp 2021)}}, editor = {{Bourell, David}}, location = {{Austin, Texas, USA}}, pages = {{575--584}}, title = {{{Comparison of Component Properties and Economic Efficiency of the Arburg Plastic Freeforming and Fused Deposition Modeling}}}, doi = {{10.26153/tsw/17577}}, year = {{2021}}, } @inproceedings{24096, abstract = {{The Arburg Plastic Freeforming (APF) is an additive manufacturing process with which three-dimensional, thermoplastic components can be produced layer by layer. One disadvantage of the APF is the long residence time of the molten material in the plasticizing unit compared to conventional injection moulding. The dosing volume is emptied very slowly due to only discharging fine plastic droplets. As a result, long residence times can be expected, which can lead to thermal degradation of the material. The aim of this study was to develop a model for calculating the residence time of the material in the APF. The residence time of the material in the thermally critical dosing volume is predicted using software developed in-house. The accuracy of the model could be verified by experimental investigations. Finally, the thermal degradation of the material was investigated by analyzing the correlation to the mechanical properties of tensile strength specimens. }}, author = {{Moritzer, Elmar and Hecker, Felix and Hirsch, André}}, booktitle = {{Proceedings: 2021 Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium (SFF Symp 2021)}}, editor = {{Bourell, David}}, location = {{Austin, Texas, USA}}, pages = {{1268--1275}}, title = {{{Investigation and Modeling of the Residence Time Dependent Material Degradation in the Arburg Plastic Freeforming}}}, doi = {{10.26153/tsw/17643}}, year = {{2021}}, } @inproceedings{24160, abstract = {{In automotive and other fields of application media-carrying components often have complex, flow-optimized geometries and are made of plastics for reasons of weight and cost. Therefore, the laser sintering technology is predestinated to manufacture these components as it offers a very high degree of design freedom and good mechanical properties. For industrial applications the long-term properties of the SLS material in contact with liquid media are important and were therefore investigated for PA12, PP and PA613. Hereby, different media such as motor oil or Glysantin based coolant were tested with different temperatures and immersion times of up to 26 weeks. The mechanical properties were tested after immersion and compared to injection molded samples. Furthermore, laser sintering design guidelines for media-carrying components were developed. These guidelines for instance include the minimum wall thickness to ensure media tightness and the removal of powder from channels with a high length to diameter ratio.}}, author = {{Kletetzka, Ivo and Kummert, Christina and Schmid, Hans-Joachim}}, booktitle = {{Proceedings of the 32nd Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium}}, location = {{Austin}}, publisher = {{Laboratory for Freeform Fabrication and University of Texas}}, title = {{{Laser Sintering Design Guidelines for media transmitting Components}}}, doi = {{http://dx.doi.org/10.26153/tsw/17548}}, volume = {{32}}, year = {{2021}}, } @misc{43005, author = {{Gawlikowicz, Roland}}, title = {{{Untersuchung von Polymer-Dry-Blends und Bewertung ihrer Verarbeitungseigenschaften für den Lasersinterprozess (Studienarbeit)}}}, year = {{2021}}, } @phdthesis{24771, abstract = {{Im Rahmen dieser Arbeit wird das additive Fertigungsverfahren Fused Deposition Modeling (FDM) hinsichtlich der erzielbaren Bauteilqualität untersucht. Der Fokus liegt auf den mechanischen und geometrischen Eigenschaften für Bauteile aus ABS-M30. Hierzu erfolgt eine grundlegende Eruierung aller Einflussfaktoren auf die Bauteilqualität. Die Einflussfaktoren, die von besonderer Bedeutung sind, werden mithilfe von experimentellen Untersuchungen genauer analysiert. Ein wichtiges Merkmal im FDM-Prozess ist die Temperatur und die Luftströmung im Bauraum der Fertigungsmaschine, sodass neben der Ermittlung des Istzustandes auch eine Optimierung dieser erarbeitet wird. In den weiteren Hauptkapiteln wird neben dem Einfluss der Temperatur und Luftströmung auch der Einfluss der Strangablagestrategie untersucht. Die Strangablagestrategie kann zu einer gezielten Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von FDM-Bauteilen genutzt werden. Die Einflüsse der Strangablagestrategie auf die geometrischen Bauteileigenschaften werden in Form von Maß- und Formabweichungen ermittelt. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist die grundlegende Analyse über die Ursache von Maßabweichungen an FDM-Probekörpern. Zur Reduzierung der auftretenden Maßabweichungen, wird eine Methode erarbeitet, die zur Bestimmung von optimierten Schwindungsfaktoren dient. Die optimierten Schwindungsfaktoren werden genutzt, um die Maßabweichungen an FDM-Bauteilen maßgeblich zu reduzieren. }}, author = {{Knoop, Frederick}}, isbn = {{978-3-8440-7342-3}}, pages = {{202}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Untersuchung der mechanischen und geometrischen Eigenschaften von Bauteilen hergestellt im Fused Deposition Modeling Verfahren}}}, volume = {{18}}, year = {{2020}}, } @phdthesis{24773, abstract = {{Mit seiner Eignung für den Einsatz in Luftfahrzeugen stellt vor allem der Werkstoff Ultem 9085 in Verbindung mit der Verarbeitbarkeit im Fused Deposition Modeling (FDM) Prozesses ein großes Potential für die Kleinserienfertigung mittels additiver Fertigungstechnologien im Luftfahrtbereich dar. Hier bestehen aufgrund der Schichtbauweise Herausforderungen zur Optimierung der Oberflächenqualität. Des Weiteren ist das Ermüdungsverhalten von FDM-Strukturen noch unzureichend erforscht. Mit dem Schwerpunkt auf dem Werkstoff Ultem 9085 sind im Rahmen dieser Dissertation zunächst Nachbehandlungsmethoden zur Verbesserung der Oberflächenqualität analysiert worden. Hier konnten Oberflächenrauheiten durch den Einsatz eines chemischen Nachbehandlungsprozesses um bis zu 80 % reduziert werden. Die dabei als Nebeneffekt erzeugte Schließung der porösen Oberflächenstruktur begünstigte zudem einen anschließenden Metallisierungsprozess zur Veredelung der Oberflächenstruktur. Die Ermüdungseigenschaften fallen für FDM-Strukturen aufgrund der inneren und äußeren Kerben im Vergleich zu spritzgegossenen Substraten vergleichsweise gering aus. Durch Überfüllung der Bau-teile und gezielte Strangorientierungen kann die Lebensdauer insbesondere für seitlich und flach aufgebaute Zugprüfkörper erhöht werden. Der chemische Nachbehandlungsprozess wirkt sich durch die Reduzierung von äußeren Kerben vor allem positiv auf die mechanischen Eigenschaften von aufrecht hergestellten Strukturen aus.}}, author = {{Fischer, Matthias}}, isbn = {{978-3-8440-7281-5}}, pages = {{150}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Oberflächennachbehandlung beim Fused Deposition Modeling – Analyse der Oberflächenstruktur und mechanischer Kennwerte}}}, volume = {{17}}, year = {{2020}}, } @techreport{24943, author = {{Menge, Dennis and Klippstein, Sven Helge and Schmid, Hans-Joachim}}, pages = {{130}}, title = {{{Additive Leichtbaustrukturen für die Flugzeugkabine}}}, year = {{2020}}, } @inproceedings{24478, author = {{Moritzer, Elmar and Wächter, Julian}}, location = {{Karlsruhe}}, title = {{{From filament production to material qualification for the FDM process}}}, year = {{2020}}, } @techreport{24669, author = {{Lieneke, Tobias and Künneke, Thomas and Eschner, Niclas and Jacob, Alexander and Schäfer, Martin and Hickmann, Thorsten and Faroun, Rami and Hoffmann, Markus and Scholl, Markus and Baumeister, Kai and Zimmer, Detmar and Lanza, Gisela}}, isbn = {{978-3-00-065337-7}}, title = {{{Kombination und Integration etablierter Technologien mit additiven Fertigungsverfahren}}}, year = {{2020}}, } @inbook{18789, author = {{Nickchen, Tobias and Engels, Gregor and Lohn, Johannes}}, booktitle = {{Industrializing Additive Manufacturing}}, isbn = {{9783030543334}}, title = {{{Opportunities of 3D Machine Learning for Manufacturability Analysis and Component Recognition in the Additive Manufacturing Process Chain}}}, doi = {{10.1007/978-3-030-54334-1_4}}, year = {{2020}}, } @inproceedings{22182, author = {{Kummert, Christina and Diekmann, Wolfgang and Tews, Katrin and Schmid, Hans-Joachim}}, booktitle = {{29th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium}}, pages = {{735--744}}, title = {{{Influence of Part Microstructure on Mechanicl Properties of PA6X Laser Sintered Specimens}}}, doi = {{http://utw10945.utweb.utexas.edu/sites/default/files/2019/063%20Influence%20of%20Part%20Microstructure%20on%20Mechanical%20Pro.pdf}}, volume = {{29}}, year = {{2020}}, } @phdthesis{24752, abstract = {{Die Additiven Fertigungsverfahren stehen im Übergang zur stärken industriellen Anwendung. Weit mehr als die Hälfte aller mittelständischen Unternehmen sehen die Technologien zukünftig als etablierte Verfahren oder gar Schlüsseltechnologien im eigenen Unter-nehmen. Dass der Schritt zur industriellen Nutzung bislang allerdings nicht erfolgt ist, liegt oft am Prozess der Technologieintegration selbst. Unternehmen gelingt es nicht, die fehlende Expertise aufzubauen, die Akzeptanz gegenüber der Additiven Fertigung erfolg-reich zu stärken und die hohen Kosten zu beherrschen. Diese Problematik bestätigen neben Studien des Industriearbeitskreises Light Alliance und der National Association of Manufacturers (USA) auch der Richtungswandel der Forschungsförderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Vor diesem Hintergrund gilt es, die auftretenden Hindernisse der Technologieintegration differenziert zu betrachten und erforderliche spezifische Lösungsmethoden in einzelnen Handlungsfeldern abzuleiten. Für diese Handlungsfelder sind anschließend Vorgehensmodelle zu entwickeln, wodurch Hemmnisse wie die hohen Kosten gelöst werden sollen. Die resultierenden Modelle sind in eine Gesamtsystematik zu überführen, welche Unternehmen unter Berücksichtigung der bestehenden Unternehmensprozesse und -strukturen bei der prozessbasierten Technologieintegration der Additiven Fertigung im Unternehmen unterstützt. Die Anwendbarkeit des Verfahrens wird durch eine industrielle Fallstudie untermauert und validiert. }}, author = {{Rohde, Johannes }}, isbn = {{978-3-8440-7090-3}}, pages = {{182}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Prozessbasierte Technologieintegration der Additiven Fertigung in Unternehmen}}}, volume = {{16}}, year = {{2019}}, } @phdthesis{24753, abstract = {{Polymer Laser Sintering (LS) is one of the most used Additive Manufacturing (AM) technologies for the tool-less production of polymer parts. The raw material is a polymer powder which is melted layerwise by the use of laser energy. Especially for the production of single parts, small series, individualized and complex structures, the technology is yet established in few branches. However, inhomogeneous and hardly controllable thermal effects during manufacturing limit the build reproducibility. The present work focuses on temperatures within so-called part cakes, their time dependency and their influence on process quality. Therefore, a temperature measurement system is implemented into a commercial laser sintering machine. Based on the experimental data a model to simulate heat transfer within part cakes is set up. Individual thermal histories during processing are successfully correlated with position dependent powder ageing effects. Another focus is on the analysis of a recycling optimized material. First results of correlations between thermal histories and part properties are shown in order to provide an outlook to further research. The data and knowledge gained through this work can be used to understand thermal effects in greater depth and to increase the process quality via optimizations.}}, author = {{Josupeit, Stefan}}, isbn = {{978-3-8440-6720-0}}, keywords = {{Additive Manufacturing, Polymer Laser Sintering, Polymer Science}}, pages = {{178}}, publisher = {{Shaker Verlag GmbH}}, title = {{{On the Influence of Thermal Histories within Part Cakes on the Polymer Laser Sintering Process}}}, volume = {{11}}, year = {{2019}}, } @phdthesis{24758, abstract = {{Stand der Technik beim Lasersintern von Kunststoffen (SLS) ist die Fertigung von Prototypen aus z.B. Polyamid 12. Die industrielle Serienproduktion mittels SLS erfordert die Qualifizierung von produktspezifischen Materialien. Kernthema dieser Arbeit ist die Verarbeitung von neuen Kunststoffen. Hierzu wird eine optimierte Anlagentechnik entwickelt. Die Verarbeitung von schlecht rieselfähigen Pulvern wird durch ein innovatives Beschichtungssystem ermöglicht. Durch eine zwölf Zonen Heizungsregelung erfolgt die Pulvervorwärmung in der erforderlichen Präzision. Zudem ermöglicht ein variabler Laserspot eine Belichtung mit hoher Detailauflösung bei gleichzeitig hoher Aufbaurate. Der Energieeintrag im SLS Prozess und die Belichtung mit variablem Laserspotdurchmesser werden theoretisch betrachtet und mittels Computertomographie experimentell untersucht. Abschließend wird eine Systematik zur Identifizierung von Prozessparameter für die Verarbeitung neuer Materialien erarbeitet und exemplarisch wird das neue Material Polyamid 613 prozessiert.}}, author = {{Lohn, Johannes}}, isbn = {{978-3-8440-7078-1}}, keywords = {{Additive Fertigung, Selektives Lasersintern, Kunststoff, Energieeintrag}}, pages = {{154}}, publisher = {{Shaker Verlag GmbH}}, title = {{{Zum Laserstrahlschmelzen neuer Kunststoffmaterialien}}}, volume = {{15}}, year = {{2019}}, } @phdthesis{24759, abstract = {{Produktpiraterie und damit einhergehende Imitationen gefährden neben dem wirtschaftlichen Erfolg der Unternehmen am Beispiel des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus auch den sicheren Betrieb von Anlagen und somit von Leib und Leben. Im Kontext der Produktpiraterie werden Additive Fertigungsverfahren durch den global möglichen, nahezu unkontrollierbaren Datenaustausch häufig als Treibertechnologie dargestellt. Dem entgegenstehend werden die Additiven Fertigungsverfahren aber in der Literatur auch sehr undifferenziert als mögliche Produktschutzmaßnahme aufgeführt. Darauf deuten auch die Ergebnisse einer Studie des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V., der auf das Reverse Engineering als relevanteste Informationsquelle für Imitatoren verweist. Vor diesem Hintergrund gilt es, die Motivation und das Vorgehen der Imitatoren zu untersuchen und den technischen und wirtschaftlichen Potentialen der Additiven Fertigungsverfahren differenziert gegenüberzustellen. Darauf aufbauend ist ein systematisches Vorgehen zum präventiven Produktschutz durch Additive Fertigungsverfahren zu entwickeln. Die resultierende Systematik führt die Unternehmen unter Berücksichtigung des präventiven Produktschutzes schrittweise durch die Produktentstehung und unterstützt bei der Identifikation schützenswerter Funktionen sowie der Auswahl und Implementierung geeigneter additiver Schutzpotentiale. Die Anwendbarkeit des Verfahrens wird durch eine industrielle Fallstudie untermauert und validiert. }}, author = {{Jahnke, Ulrich}}, isbn = {{978-3-8440-6738-5}}, pages = {{208}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Systematik zum präventiven Schutz vor Produktpiraterie durch Additive Fertigungsverfahren}}}, volume = {{13}}, year = {{2019}}, } @phdthesis{24761, abstract = {{Die additive Fertigung als werkzeugloses Fertigungsverfahren bietet zahlreiche neue Möglichkeiten in der technischen Produktgestaltung. Insbesondere auf Leichtbau optimierte, hochkomplexe Strukturen lassen sich hiermit wirtschaftlich fertigen. Die Bauteile müssen jedoch auch speziell auf die Verfahren angepasst sein, um sicher, fehlerfrei und kostengünstig produziert werden zu können. Mit konventionellen Konstruktionsverfahren sind solche Strukturen nur schwer erzeugbar. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher eine Methodik zur intelligenten Optimierung von Produktgeometrien, angepasst an die additive Fertigung, entwickelt. Dies beinhaltet die automatische Erzeugung von anwendungsfallspezifisch optimierten Geometrien sowie deren Überführung in Datenstrukturen, welche in konventionellen CAD-Systemen nutzbar sind. Als grundlegendes Werkzeug wird dabei die Topologieoptimierung verwendet, welche hochaufgelöst durchgeführt und im Anschluss mit hoher Qualität geglättet und weiterverarbeitet werden muss. Hierzu wurde ein durchgängiger voxelbasierter Ansatz gefunden, der auch die Anpassung der Geometrien an die additive Fertigung erlaubt. Die Entwicklung und Funktionalität des Ansatzes wird auf Basis mehrerer Beispielbauteile gezeigt. Das Ergebnis der Optimierungen sind hochkomplexe, im Detail optimierte und an die additive Fertigung angepasste Strukturen. }}, author = {{Reiher, Thomas}}, isbn = {{978-3-8440-6728-6}}, pages = {{180}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Intelligente Optimierung von Produktgeometrien für die additive Fertigung}}}, volume = {{12}}, year = {{2019}}, } @phdthesis{24762, abstract = {{Industrieunternehmen versuchen zunehmend das technologische und ökonomische Potential des schichtbasierten Fertigungsansatzes der additiven Fertigung vorteilhaft für sich einzusetzen. Problematisch ist dabei jedoch die geringe Erfahrung der Unternehmen mit der additiven Fertigung und ihren Besonderheiten. Ein Vergleich mit anderen Fertigungsverfahren muss dabei über eine reine Kostenkalkulation hinausgehen, um zusätzliche Potentiale und Einschränkungen abwägen zu können. Die vorliegende Arbeit gibt daher einen Überblick über die wesentlichen Einflussfaktoren Kosten, Zeit und Qualität und es wird auf dieser Basis eine Entscheidungsunterstützung entwickelt, die bei der Identifizierung vorteilhafter Einsatzmöglichkeiten für die additive Fertigung hilft. Da die additive Technologie auch signifikante Änderungen im Bereich der Supply Chain erzielen kann, liegt der Fokus des Einsatzgebietes auf der zeitkritischen Ersatzteilversorgung, betrachtet am Beispiel der Luftfahrtindustrie. In diesem Kontext ist es Ziel und Zweck der Arbeit, die oftmals isoliert betrachteten drei Bereiche Kosten, Zeit und Qualität zu einem ganzheitlichen Vergleich zu kombinieren. Die entwickelte Entscheidungsunterstützung ist dabei auf Basis einer funktionserweiterten Tabellenkalkulation als Demonstrator umgesetzt worden.}}, author = {{Deppe, Gereon}}, isbn = {{978-3-8440-6402-5}}, pages = {{180}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Entwicklung einer Entscheidungsunterstützung für den Einsatz Additiver Fertigung in der zeitkritischen Ersatzteilversorgung}}}, volume = {{9}}, year = {{2019}}, } @techreport{24628, author = {{Menge, Dennis and Walter, Rolf and Schmid, Hans-Joachim and Breuer, Ulf Paul}}, pages = {{77}}, title = {{{FVA-Nr. 813 I - Generative Verfahren zur Herstellung von Polymerbauteilen}}}, volume = {{1338}}, year = {{2019}}, } @inproceedings{22198, abstract = {{Zuverlässige, wiederholbare Bauteileigenschaften sind unabdingbar um das Herstellungsverfahren Polymer Lasersintern im industriellen Prozess-Portfolio vieler Firmen aufnehmen zu können. Einige Unternehmen und Institute haben sich daher in jüngster Zeit mit dem Thema der reproduzierbaren Bauteileigenschaften beschäftigt. Mit der hier vorgestellten und angewandten Methodik wird nicht nur der Prozessablauf vom Bauteil bis zu Nachbearbeitung betrachtet, sondern auch die Maschinenperformance in einem Ringversuch und über einen längeren Zeitraum geprüft. Rückgrat dieser Untersuchung bildet hierbei der aus der Six Sigma Lehre stammende DMAIC (Define - Measure - Analyse - Improve - Control) Verbesserungszyklus. Hierfür wird ein Standard-Prozess definiert. Diesem folgend werden die für die Industrie oder den Anwender interessanten Messungen aufgenommen und analysiert. Anschließend wird der Prozess sowie die Messmethodik optimiert und auch Kontrollmethoden definiert. Für die Anwendung der entwickelten Methodik wird exemplarisch der Maschinentyp EOS P396 mit PA2200 untersucht. Daten für die Bestimmung der Mechanik, der Optik und der Haptik sowie für die Dimensionen und die Bauteildichte werden als Qualitätskriterium aufgenommen und über einen längeren Zeitraum analysiert. Weiteres Ziel ist es, den Messaufwand zu reduzieren und die Qualitätssicherung im Serienbtrieb zu gewährleisten.}}, author = {{Klippstein, Sven Helge and Schmid, Hans-Joachim}}, booktitle = {{Proceedings of the 16th Rapid.Tech Conference}}, title = {{{Methodik zur Qualifizierung des Lasersinter Prozesses für die Serienfertigung}}}, doi = {{10.3139/9783446462441.025}}, year = {{2019}}, } @inproceedings{22442, abstract = {{Laser Beam Melting (LBM) is an Additive Manufacturing (AM) process on the threshold of serial production. Therefore, LBM has to overcome different problems such as a low productivity and minor economic efficiency. Support structures are essential for LBM; however, these structures contribute to the mentioned topics, because their removal is time consuming and cost intensive. To enable design engineers and operators to increase the efficiency of LBM, design guidelinesfor support structures suitable for post-processing are developed. For this purpose, the effect of different design parameters on various evaluation criteria is considered. Suitability for post-processing can be evaluated in terms of cost, quality and time. Therefore, test specimens are built and parameter impacts on material consumption as well as the post-processing time is examined. Furthermore, the roughness of the parts is analyzed and used as an indicator for the removability of the support structure. In addition, warpage is measured and the impact of the parameters on this criterion is examined. Based on the results, suitable design guidelines and hints for support structures are developed in order to reduce time and costs during manufacturing and post-processing. }}, author = {{Künneke, Thomas and Lieneke, Tobias and Lammers, Stefan and Zimmer, Detmar}}, booktitle = {{Proceedings of the Special Interest Group meeting on Advancing Precision in Additive Manufacturing}}, pages = {{137--140}}, title = {{{Design guidelines for post-processing of laser beam melting in context of support structures}}}, doi = {{https://www.euspen.eu/knowledge-base/AM19127.pdf}}, year = {{2019}}, }