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Über dieses Buch

Additive Fertigungsverfahren ermöglichen aufgrund ihrer geometrischen Freiheitsgrade die Herstellung komplexer, optimierter Produkte. Trotzdem sind in der Anwendung der Technologie zahlreiche Potentiale noch nicht erschlossen. In der vorliegenden Arbeit wird eine Methodik zur technischen und wirtschaftlichen Bewertung von Potentialen in der additiven Fertigung sowie deren Erschließung über eine cloudbasierte Plattformlösung vorgestellt. Die Evaluierung eines dafür entwickelten Prototyps zeigt die hohe Leistungsfähigkeit der Methodik, effizient, effektiv und transparent Potentiale in der additiven Fertigung zu erkennen und wirtschaftliche Anwendungsfälle zu erschließen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Der Markt für metallverarbeitende additive Fertigungssysteme konnte in den letzten Jahren zweistellige Wachstumsraten von 30 bis 40 % erzielen [230]. Allerdings liegt die Größe dieses Marktes im Vergleich zum Gesamtmarkt für Werkzeugmaschinen erst bei ca. 1 % [121]. Der Einsatz additiver Fertigungsverfahren in der Serienfertigung erfolgt bisher nur für wenige ausgewählte Bauteile, wie beispielsweise Endoprothesen in der Medizintechnik, Sekundärstrukturelemente im Flugzeugbau oder Brennstoffdüsen in der Triebwerksfertigung [13,73,96,230].
Jan-Peer Rudolph

Kapitel 2. Stand der Wissenschaft und Technik

Die Arbeit erweitert den gegenwärtigen Stand von Wissenschaft und Technik. Dieser untergliedert sich in eine Betrachtung additiver Fertigungsverfahren, Datenvorbereitung und digitale Prozesskette, Angebots- und Vorkalkulation, Bauteiloptimierung sowie Potentialbewertung.
Jan-Peer Rudolph

Kapitel 3. Aufgabenstellung

Ausgehend vom Stand der Technik und Wissenschaft wird der Forschungsbedarf aufgezeigt, auf welchem sich die Aufgabenstellung der vorliegenden Arbeit gründet. Aus dem Forschungsbedarf leiten sich Zielsetzung und Vorgehensweise ab. Das Kapitel schließt mit einer Übersicht und Einordnung der Arbeit in die Prozesskette der additiven Fertigung.
Jan-Peer Rudolph

Kapitel 4. Prüfung auf Fertigungsrestriktionen und Konstruktionsrichtlinien

Die additive Fertigung ermöglicht im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren hohe Freiheitsgrade in der Konstruktion und bei der Gestaltung von Bauteilen. Trotzdem müssen bestimmte Fertigungsrestriktionen und Konstruktionsrichtlinien eingehalten werden, um einen stabilen und fehlerfreien Produktionsablauf zu gewährleisten. Sowohl im Rahmen einer automatisierten Auftragsannahme als auch zur Bauteilsichtung ist daher eine integrierte Analyse und Prüfung eines Bauteils auf bestehende Restriktionen und Richtlinien ein notwendiger Schritt.
Jan-Peer Rudolph

Kapitel 5. Angebots- und Vorkalkulation

Der Bedarf nach einer webbasierten Angebotskalkulation für additiv gefertigte Bauteile stellt besondere Herausforderungen an das Kalkulationsmodell. In diesem Kapitel werden zunächst die Herausforderungen einer webbasierten Kalkulation betrachtet. Darauffolgend wird die entwickelte Kalkulationsmethodik mit Kosten- und Preisermittlung dargestellt.
Jan-Peer Rudolph

Kapitel 6. Potentialbewertung von Bauteiloptimierungen

Additive Fertigungsverfahren ermöglichen aufgrund des hohen Grades an Freiheit in der Bauteilgestaltung die Herstellung von komplexen, optimierten Bauteilen. Durch das Verfahren ist es in der Bauteilfertigung möglich, Material weitestgehend nur an den Stellen einzubringen, an denen es für die Funktion des Bauteils benötigt wird [105]. So können Material, Gewicht, Fertigungszeit und Kosten eingespart werden.
Jan-Peer Rudolph

Kapitel 7. Bauteilsichtung und -selektion

Insbesondere bei einer großen Menge an zu bewertenden Bauteilen oder einer hohen Anzahl an Anfragen ist ein möglichst effizienter und anwenderfreundlicher Prozess der Bauteilsichtung und -selektion notwendig. In diesem Kapitel wird der entwickelte Ansatz zur automatisierten Identifizierung von Bauteilen, bei welchen hohe Potentiale durch eine additive Fertigung erschlossen werden können, vorgestellt. Grundlage dieses Sichtungsprozesses ist eine Analyse der Bauteilgeometrie sowohl nach technischen als auch nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten.
Jan-Peer Rudolph

Kapitel 8. Systemarchitektur und prototypische Implementierung

Die in dieser Arbeit entwickelte Methodik zur Potentialerschließung in der additiven Fertigung wurde im Rahmen einer cloudbasierten Plattformlösung prototypisch implementiert. Die Implementierung eines solchen Systems erfordert aufgrund seiner Komplexität ein geeignetes Architekturmodell. Das vorliegende Kapitel gibt einen Überblick über die Architektur und Implementierung des Gesamtsystems, welches sich in die Komponenten Benutzeroberfläche, Applikationslogik und Datenschicht gliedern lässt.
Jan-Peer Rudolph

Kapitel 9. Zusammenfassung und Ausblick

Additive Fertigungsverfahren ermöglichen aufgrund ihrer geometrischen Freiheitsgrade die Herstellung komplexer, optimierter Produkte. Trotzdem sind in der Anwendung der Technologie zahlreiche Potentiale noch nicht erschlossen. In dieser Arbeit wird eine Methodik zur technischen und wirtschaftlichen Bewertung von Potentialen in der additiven Fertigung sowie deren Erschließung über eine cloudbasierte Plattformlösung vorgestellt.
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