Spanende und additive Fertigungsverfahren

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 10.0 vom 10.08.2022

11B1848

Metal-cutting and additive manufacturing

• Maschinenbau (B.Sc.)
• Maschinenbau im Praxisverbund (B.Sc.)
• Lehramt an berufsbildenden Schulen - Teilstudiengang Metalltechnik (M.Ed.)
• Fahrzeugtechnik (Bachelor) (B.Sc.)

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Spanende und additive Fertigungsverfahren gehören zu den gesteuerten Fertigungsverfahren, die prinzipbedingt hohe Flexibilität haben. Mit den subtraktiv, mit einfachen Werkzeuggeometrien arbeitenden Spanungsverfahren wird der größte Teil der Wertschöpfung in der Produktion erzielt. Sie sind auf Grund ihres Genauigkeitspotenzials für die Bearbeitung komplexer Produkte mit zunehmend kleineren Toleranzen in den Maßen und Formen und wegen ihrer hohen Produktivität im gesamten Spektrum von Einzelfertigung bis Großserie unentbehrlich. Additive Verfahren erlauben durch Zusammenfügen elementarer Volumenelemente, in dünnen Schichten oder kontinuierlich, die werkzeugfreie Fertigung von Geometrien, die keiner Restriktion durch Zugänglichkeit für Bearbeitungswerkzeuge unterliegen. Sie erlauben damit eine sprunghafte Erweiterung des produktentwickelnden Spielraumes. Die Arbeitsgenauigkeit der additiven Verfahren ist jedoch der spanenden Feinbearbeitung unterlegen, so dass hybride Maschinen zur spanenden Nacharbeit für Additivteile auf den Markt kommen. Die bearbeitbaren Materialien sind vielfältig und entsprechen mit Metall, Polymeren bis zu Keramik dem spanbaren Spektrum. Die Kenntnisse über Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen Fertigungsverfahren und physikalischen Zusammenhänge sind die Grundlage für die Verfahrensauswahl und effektive Prozessgestaltung. Für die Ingenieurausbildung im Studienschwerpunkt Produktionstechnik gehören die spanenden und additiven Fertigungsverfahren zum Pflichtprogramm.

• 1. Einführung in die spanende und additive Fertigungstechnik
• 2. Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden
• Bewegungen, Eingriffs-u. Spanungsgrößen, Schneidengeometrien
• Spanbildung, Spanarten und Spanformen
• Kräfte, Energie und Leistung beim Spanen
• Spanungsverfahren
• Berechnung der Wirkkriterien
• Schneidstoffe und Kühlschmierstoffsysteme
• 3. Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden
• Verfahren
• Berechnung der Wirkkriterien
• 4. Hochleistungszerspanung HPC/HSC
• 5. Additive Fertigungsverfahren (AM)
• Potentiale und Verfahrensgrundlagen
• Verfahrensvarianten
• Bauteilentwicklung und Stützstrukturen
• Aufbau der AM-Anlagen
• Laserbasierte Systeme
• 3D-Datenfluss
• 6. Planen und Kalkulieren von Fertigungslinien
• 7. Laborübungen in Kleingruppen

Wissensverbreiterung
Studierende
- erkennen die Zusammenhänge im System moderner spanender und additiver Verfahren,
- beurteilen das Arbeitsergebnis und analysieren die Wechselwirkung zwischen Eingangsgrößen, Wirkkriterien und technologischen Kenngrößen,
- planen Prozessschrittketten,
- kalkulieren die Kosten einer Fertigungslinie,
- wählen auf der Grundlage der geforderten technologischen und wirtschaftlichen Kenngrößen die in Frage kommenden Fertigungsverfahren aus und berechnen die Wirkkriterien
Wissensvertiefung
... verfügen über ein vollständiges und integriertes Wissen bezogen auf die meisten - wenn nicht sogar alle Kerngebiete und grundsätzlichen Aspekte, die Grenzen, die Terminologie und die Konventionen der Disziplin.
Können - instrumentale Kompetenz
... beherrschen die in der spanenden- und additiven Fertigung notwenigen Methoden / Wissensgebiete.
Können - kommunikative Kompetenz
... analysieren und bewerten fachbezogene Ideen, Konzepte, Informationen und Themen kritisch.
Können - systemische Kompetenz
Studierende, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, wenden eine Reihe von Verfahren, Fertigkeiten, Techniken und Materialien an, die spezialisiert, fortgeschritten und immer auf den neuesten Stand der Technik und Entwicklung angepasst sind.

Vorlesung mit integrierten Hörsaalübungen, Laborpraktika im Werkzeugmaschinenlabor und Feinmesslabor, Projektarbeit

Grundlagen der Fertigungstechnik, Mathematik I u. II, Windows Anwendungen

Adams, Bernhard

Adams, Bernhard

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Klocke, F.: Fertigungsverfahren 1 - Zerspanung mit geom. best. Schneid , VDI-Vlg. 2018Klocke, F.: Fertigungsverfahren 2 - Zerspanung mit geom. unbest. Schneid , VDI-Vlg. 2018 Degener, W.; Lutze, H.; Smejkal, E.: Spanende Formgebung, Hanser 2015Pauksch, E.: Zerspantechnik, Springer Vieweg 2008 Tönshoff, H.K.; Denkena, B.: Spanen: Grundlagen, Springer 2004Klocke, F.: Fertigungsverfahren 5 - Gießen, PM, Additive Manufacturing, VDI-Vlg. 2015Gebhardt, A.: Additive Fertigungsverfahren, Hanser 2016Berger, U. et.al.: 3D-Druck, Additive Fertigungsverfahren, Verlag Europa Lehrmittel 2017

Klausur 2-stündig

Experimentelle Arbeit

Vertiefte Kenntnisse der Technologie der Spanungsverfahren. Berechnung der Zerspankräfte, Energien und Leistungen. Fertigkeiten bei der praktischen Untersuchung von Kräften und Leistungen bei Spanungsverfahren. Kenntnisse der Technologie der additiven Fertigungsverfahren. Kenntnisse von Aufbau und Wirkung von Anlagen der Additivtechnik. Entwerfen und Kalkulieren von Prozessschrittketten.

1 Semester

Nur Wintersemester

Deutsch