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2018 | Book

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Methodisches Konstruieren von additiv gefertigten Bauteilen

Author: Martin Kumke

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

Book Series : AutoUni – Schriftenreihe

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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About this book

Martin Kumke entwickelt angepasste Konstruktionsprozesse sowie praxisnahe Methoden und Hilfsmittel zur Ausschöpfung konstruktiver Potenziale von additiven Fertigungsverfahren. Anhand von Beispielanwendungen, die die neuen Freiheiten und Restriktionen in der Konzeption und Gestaltung von Bauteilen berücksichtigen, zeigt der Autor, dass hierdurch die Entwicklung eigenschaftsoptimierter Produkte ermöglicht wird. Darüber hinaus stellt er in Form eines Wiki-basierten Konstruktionskompendiums eine Möglichkeit zum Transfer der Erkenntnisse in die industrielle Anwendung vor.

Der Autor

Martin Kumke promovierte im Fachgebiet Konstruktionstechnik an der Technischen Universität Braunschweig während seiner Tätigkeit in der Forschungsabteilung eines großen Automobilherstellers. Sein derzeitiges Aufgabengebiet umfasst die Einführung additiver Fertigungsverfahren in die Automobilproduktion und die Erforschung neuer Konstruktionsansätze.

Table of Contents

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
Die additive Fertigung wird als disruptive Technologie deklariert, die sowohl einzelne Produkte und Geschäftsmodelle als auch ganze Branchen im Sinne einer industriellen Revolution nachhaltig verändern kann. In der Vergangenheit wurden ihre Möglichkeiten anhand verschiedenster Bauteile demonstriert. Hierzu gehörten zum einen komplexe Serienanwendungen wie hochbelastete metallische Komponenten aus der Luft- und Raumfahrt oder patientenindividuelle Dentalimplantate und Prothesen. Zum anderen wurden weitere Potenziale der Technologie aufgezeigt, indem sie beispielsweise auf die Fertigung kompletter Fahrzeuge, Häuser oder Organe übertragen wurde.
Martin Kumke
Kapitel 2. Grundlagen der additiven Fertigung
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird der Stand der Technik additiver Fertigungsverfahren dargestellt. Nach einer kurzen Einführung (Abschnitt 2.1) und einer Beschreibung der additiven Prozesskette (Abschnitt 2.2) werden die verschiedenen Verfahrensarten erläutert und einander gegenübergestellt (Abschnitt 2.3). Anschließend werden Potenziale und Anwendungsbeispiele (Abschnitt 2.4) sowie aktuelle Restriktionen (Abschnitt 2.5) beschrieben.
Martin Kumke
Kapitel 3. Methodisches Konstruieren im Kontext additiver Fertigungsverfahren
Zusammenfassung
Als ein wesentliches Potenzial additiver Fertigungsverfahren wurden im vorherigen Kapitel neue konstruktive Freiheiten im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren identifiziert. Die Produktentwicklung als frühe Produktlebenszyklusphase hat bei der Ausschöpfung AM-spezifischer Potenziale somit einen hohen Stellenwert. Die zielgerichtete Produktentwicklung kommt insbesondere im methodischen Konstruktionsprozess zum Ausdruck.
Martin Kumke
Kapitel 4. Konstruktive Potenziale additiver Fertigungsverfahren
Zusammenfassung
Neue konstruktive Freiheiten stellen ein wesentliches Potenzial additiver Fertigungsverfahren dar (Abschnitt 2.4). Ihre Einordnung in die Gesamtheit der Potenziale ist in Abbildung 4.1 dargestellt. Als Hebel können sie die Realisierung aller Nutzenversprechenarten ermöglichen. In diesem Kapitel wird analysiert, worin die Potenziale im Einzelnen bestehen und inwieweit die „unbegrenzte Konstruktionsfreiheit“, die AM teilweise zugeschrieben wird, relativiert werden muss.
Martin Kumke
Kapitel 5. Angepasste Konstruktionsmethodik für additive Fertigungsverfahren
Zusammenfassung
Zur systematischen Berücksichtigung spezifischer Freiheiten und Restriktionen additiver Fertigungsverfahren wird in diesem Kapitel eine angepasste Konstruktionsmethodik entwickelt. Zunächst wird der konzeptionell zugrunde liegende Ansatz vorgestellt, der als DfAMRahmenwerk bezeichnet wird (Abschnitt 5.1). Zentrales Element des Rahmenwerks ist ein angepasstes Vorgehensmodell für den AM-spezifischen Konstruktionsprozess (Abschnitt 5.2).
Martin Kumke
Kapitel 6. Umsetzung der Methodik als interaktives Kompendium
Zusammenfassung
Um eine einfache Anwendbarkeit der DfAM-Konstruktionsmethodik aus Kapitel 5 zu gewährleisten, wird sie als digitaler Leitfaden umgesetzt, der als interaktives Kompendium bezeichnet wird. In diesem Kapitel wird auf Basis der Anforderungen aus der industriellen Praxis (Abschnitt 6.1) zunächst eine geeignete Plattform ausgewählt und ihr grundlegender Aufbau beschrieben (Abschnitt 6.2). Anschließend werden die Umsetzung der konkreten Inhalte des Konstruktionskompendiums vorgestellt (Abschnitt 6.3) sowie Möglichkeiten zur Nutzung und Pflege aufgezeigt (Abschnitt 6.4).
Martin Kumke
Kapitel 7. Validierung
Zusammenfassung
Die Validierung von Methoden und Hilfsmitteln, d. h. der wissenschaftliche Nachweis ihrer Wirksamkeit und Notwendigkeit, ist seit jeher eine zentrale Herausforderung im Forschungsfeld der Konstruktionsmethodik (siehe auch Abschnitt 3.1.1). Begründet wird dies unter anderem durch die Schwierigkeit, den Erfolg der Methodenanwendung zu messen, unterschiedliche organisationale Rahmenbedingungen, den großen Einfluss persönlicher Vorkenntnisse und Präferenzen der Methodenanwender sowie teilweise aufwendige erforderliche Versuchsreihen. Dies gilt insbesondere für Methoden in den frühen Konstruktionsphasen, die häufig auf Kreativität und Intuition beruhen, wodurch die Grenze zwischen „Wissenschaft“ und „Kunst“ verschwimmt.
Martin Kumke
Kapitel 8. Schlussbetrachtungen
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die zentralen Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst, gesamtheitlich diskutiert und hinsichtlich ihres Mehrwerts für Forschung und Praxis bewertet. Aus den Limitationen sowie den Schnittstellen zu angrenzenden Forschungsgebieten wird abschließend der weitere Forschungsbedarf abgeleitet.
Martin Kumke
Backmatter
Metadata
Title
Methodisches Konstruieren von additiv gefertigten Bauteilen
Author
Martin Kumke
Copyright Year
2018
Electronic ISBN
978-3-658-22209-3
Print ISBN
978-3-658-22208-6
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-22209-3

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