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Ansätze zur Verbesserung von Qualität und Wirtschaftlichkeit bei generativen Verfahren durch Optimierung des Pre-Processes

Mittels generativer Fertigung ist es heute möglich die, Entwicklungszeit und Ferti-gungsdauer von Prototypen, Produkten und Werkzeugen zu verkürzen. Neben dieser Zeitersparnis sind die im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren unwe-sentlichen Geometriebeschränkungen für den Anwender von besonderem Interesse. Dieses Alleinstellungsmerkmal der generativen Fertigung macht es möglich auch komplexe Geometrie wirtschaftlich herzustellen. Voraussetzung für eine wirtschaftli-che und fehlerminimierte Fertigung ist hierbei eine möglichst optimale Prozessvorbe-reitung (Pre-Processing). Dabei sind insbesondere die Schritte der Bauteilorientie-rung, der Stützkonstruktionserzeugung, der Schichtzerlegung sowie der Bauraum-ausnutzung von Interesse. Auch wenn diese Punkte wesentlich zur Qualität und Wirtschaftlichkeit beitragen, sind die Erkenntnisse für den unerfahrenen Anwender nur unzureichend dokumentiert, wodurch eine möglichst effiziente Fertigung zu-nächst ausgeschlossen werden kann. Anhand unterschiedlicher Beispiele sollen dem Anwender hier die Möglichkeiten zur Optimierung dieser Pre-Processing Schritte er-läutert werden. In diesem Rahmen werden die aktuellen Forschungsergebnisse des Lehrstuhls Rechnereinsatz in der Konstruktion, Institut für Produkt Engineering der Universität Duisburg-Essen in Bezug auf die Optimierung der Bauteilorientierung, der variablen Schichtzerlegung und der Optimierung der Bauraumausnutzung vorgestellt.

Abbreviation of development periods and production time of patterns, products and tools come together with today’s state-of-the-art layered manufacturing technology. Beside this gain of time another advantage is the possibility of manufacturing com-plex geometry that cannot be processed with conventional manufacturing technolo-gies when cost-effective production is in the users focus. Nevertheless, efficient lay-ered manufacturing can only be done when the pre-process steps are aligned with the part geometry, the selected layered manufacturing technology and the appropri-ate material. Thus the pre-process steps part orientation, part placement and nesting, support generation and slicing are the major fields of activity. Insufficient documenta-tion of the importance of this steps respective quality and efficiency and the concern-ing contents are the reason for production failures, when inexperienced users start using this technology. Regarding common examples, possibilities for the optimization of the selected pre-process tasks will be presented. Results obtained in current re-search at the University of Duisburg-Essen (Institute for Product Engineering - Com-puter Aided Design) regarding part orientation, adaptive slicing and part nesting are introduced as well.