M642 – Manufacturing Systems 1 / 3D Printing

Module
Manufacturing Systems 1 / 3D Printing
Fertigungssysteme 1 / 3D-Druck
Module number
M642
Version: 1
Faculty
Mechanical Engineering
Level
Bachelor/Diploma
Duration
1 Semester
Semester
Winter semester
Module supervisor

Prof. Dr.-Ing. Thomas Himmer
thomas.himmer(at)htw-dresden.de
Lecturer(s)

Prof. Dr.-Ing. Thomas Himmer
thomas.himmer(at)htw-dresden.de
Course language(s)

German
in "Fertigungssysteme 1 / 3D-Druck"
ECTS credits

5.00 credits

Workload

150 hours

Courses

5.00 SCH (4.00 SCH Lecture | 1.00 SCH Internship)
Self-study time

75.00 hours

Pre-examination(s)

Practical laboratory course
in "Fertigungssysteme 1 / 3D-Druck"
Examination(s)

Written examination
Module examination | Examination time: 90 min | Weighting: 100%
in "Fertigungssysteme 1 / 3D-Druck"
Form of teaching
  • Vorlesung
  • Praktikum
  • Einzel- und Gruppenarbeit
  • Bearbeiten von Problemen und Lösungsfindung
Media type
  • Skripte
  • Diverse Software
  • Praktikumsanleitungen und Protokolle
Instruction content/structure

Fertigungssysteme 1

  • Einführung, Gegenstand, Zielsetzung, Begriffe
  • Anforderungen an Werkzeugmaschinen
  • Gefährdungspotential und Umgang mit Werkzeugmaschinen
  • Spanende Werkzeugmaschinen für die Bearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide (Drehmaschinen, Bohrmaschinen, Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren, Hobel-, Stoß- und Ziehmaschinen, Räummaschinen, Sägemaschinen)
  • Gestellkonstruktionen: Anforderungen, Gestellmaterialien und Prozesssicherheit
  • Auslegungs- und Gestaltungskriterien bei statischer, dynamischer und thermischer Belastung
  • Führungs- und Antriebstechnik: Gleitführungen und Gleitlager, Wälzführungen und Wälzlager, Vorschubantriebe
  • Genauigkeit von Werkzeugmaschinen
  • Prüfmethoden der Fertigungsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen
  • Wirtschaftlich - technische Aspekte der WZM - Auswahl, Material- und Energieeffizienz

Praktikum FS1

  • Ausgewählte spanende Werkzeugmaschinen für die Bearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide (Fräsmaschinen und Bohrmaschinen), Gestellmaterialien und Prozesssicherheit, Führungs- und Antriebstechnik
  • Ausgewählte spanende Werkzeugmaschinen für die Bearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide (Drehmaschinen), Werkzeugspannfutter, maschinenseitige Schnittstellen, Varianten der Werkzeugvermessung
  • Einführung in Umformmaschinen
  • WZM in der Fertigung und Herstellung von Werkzeugmaschinen (Exkursion)

3D-Druck

  • Definition, Ziele und Einteilung der 3D-Druckverfahren
  • Verfahrensgrundlagen der 3D-Druckverfahren
  • Werkstoffe für die additive Fertigung
  • Additive Fertigungssysteme und Hybridsysteme
  • Rapid Prototyping zur Herstellung von gebrauchsfähigen Produktmodellen
  • Herstellung von komplexen Werkzeugen mittels Rapid Tooling
  • Fertigung von Bauteilen mit Endprodukt-Charakter durch Rapid Manufacturing
  • Integration von 3D-Druck in den Produktentstehungsprozess
  • Industrielle Anwendungen und Beispiele: Maschinenbau, Prototypenbau, Architektur, Fahrzeugtechnik, Luft-, Raumfahrttechnik, Medizintechnik
  • Wirtschaftliche Aspekte, Marktpotential, Alleinstellungsmerkmale, Material- und Energieeffizienz

Praktikum 3D-Druck

  • 3D-CAD-Modellierung und Fertigung von realen Produkten und Produktmodellen mittels generativer Fertigungsanlagen als Teamwork-Projekt
  • Erzeugung der mathematischen Schichtinformation
  • Demonstration des Fused Layer Modeling, des Polymerdruckens und des Kunststoff-Lasersinterns
  • Generative Fertigungsanlagen in der angewandten Forschung
  • Exkursionen zu Dienstleistern
Qualification objectives

Die Veranstaltung dient der Einführung der Studierenden in die fertigungssystemorientierten Grundlagen der modernen Produktionstechnik. Im Vordergrund steht die Darstellung der zur Fertigung von Bauteilen notwendigen Fertigungssysteme, speziell der Werkzeugmaschinen und der generativen Fertigungssysteme. Die Vermittlung des Lehrinhalts ist an der Systematik der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 und nach DIN 69651 (Gliederung der Werkzeugmaschinen) orientiert. 

Die Studierenden kennen die speziellen Aufgaben der modernen Fertigung und können daraus die Anforderungen an die Fertigungssysteme ableiten. Sie sind in der Lage, gezielt Fertigungssysteme für die wirtschaftliche und qualitätsgerechte Herstellung von Werkstücken auszuwählen. Sie kennen die Besonderheiten der Werkzeugmaschinen-Grundelemente (Gestelle, Antriebe, Getriebe, Führungen und Hauptspindeln), deren Vor- und Nachteile, Einsatzfelder und -grenzen.

Die Vorlesung "3D-Druck" bietet umfassende Erklärungen zur generativen Fertigungstechnik. Die Lehrveranstaltung versetzt die Studierenden in die Lage, die Grundlagen der generativen Fertigungstechnik zu verstehen und den 3D-Druck im Praktikum selbst anzuwenden. Neuartige Anwendungsgebiete werden erläutert und mit den Studierenden diskutiert. Darüber hinaus werden Denkanstöße und Ideen zu neuen Anwendungsfeldern des 3D-Drucks gegeben. Der praktische Bezug wird anhand von Exkursionen zu Forschungsinstituten und Dienstleistern vermittelt.

Die Studierenden sind in der Lage, sich notwendiges Grundlagenwissen in den
beiden Teilgebieten des Maschinenbaus anzueignen, physikalische
Grundprinzipien zu verstehen und anzuwenden.
Die Studierenden erwerben die Fähigkeit, methodische Konzepte der
Lösungsfindung zur Variantenauswahl für die Entwicklung von Produkten,
Werkzeugen und Prototypen mittels subtraktiver Verfahren (WZM) und additiver
Verfahren (3D-Druck) einzusetzen. Es werden Wege zum kombinierten Einsatz der unterschiedlichen Verfahren aufgezeigt.
Die Studierenden verfügen über die Fähigkeit zur Arbeit in (interdisziplinären)
Teams und können entsprechend kommunizieren, kooperieren sowie bei Konflikten einen Konsens in der Gruppe herstellen und nach gemeinsamen
Lösungen zu suchen.
Social and personal skills
No information
Special admission requirements
Recommended prerequisites
Continuation options
Literature

Fertigungssysteme 1

  • Weck M., Brecher C.: Werkzeugmaschinen – Fertigungssysteme 1, Maschinenarten und Anwendungsbereiche,
    Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2019
  • Weck M., Brecher C.: Werkzeugmaschinen - Fertigungssysteme 2,
    Konstruktion und Berechnung,
    Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2017
  • Weck M., Brecher C.: Werkzeugmaschinen – Fertigungssysteme 3, Mechatronische Systeme, Steuerungstechnik und Automatisierung,
    Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2021
  • Kief H., Roschiwal H.: CNC-Handbuch, Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG

3D-Druck

  • Gebhardt A., Generative Fertigungsverfahren - Additive Manufacturing und 3D Drucken für Prototyping - Tooling - Produktion, C. Hanser Verlag, 2013
  • Wohlers T., Wohlers Report, Annual Worldwide Progress Report, erscheint jährlich neu
  • VDI-Richtlinie: VDI 3404 - Additive Fertigung: Grundlagen, Begriffe, Verfahrensbeschreibungen
  • Jannis Breuninger: Generative Fertigung mit Kunststoffen – Konzeption und Konstruktion für Selektives Lasersintern, ISBN: 978-3-642-24324-0, Springer Verlag
Current teaching resources
Notes
No information
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