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Über dieses Buch

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.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

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

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

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

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

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

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

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

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

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