M615 – Fertigungsmittel

Modul
Fertigungsmittel
Manufacturing Equipment
Modulnummer
M615
Version: 1
Fakultät
Maschinenbau
Niveau
Bachelor/Diplom
Dauer
1 Semester
Turnus
Wintersemester
Modul­verantwortliche/-r

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

Dozierende

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

Lehrsprache(n)

Deutsch

ECTS-Credits

5.00 Credits

Workload

150 Stunden

Lehrveranstaltungen

5.00 SWS (4.00 SWS Vorlesung | 1.00 SWS Praktikum)

Selbststudienzeit

75.00 Stunden

Prüfungs­vorleistung(en)

Laborpraktikum

Prüfungsleistung(en)

Schriftliche Prüfungsleistung
Prüfungsdauer: 90 min | Wichtung: 100 %

Lehrform
  • Vorlesung
  • Praktikum
  • Einzel- und Gruppenarbeit
  • Bearbeiten von Problemen und Lösungsfindung
Medienform
  • Skripte
  • Praktikumsanleitungen und Protokolle
  • Div. Software
Lehrinhalte / Gliederung

Vorlesung 3D-Druck

  • 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

Vorlesung WZM

  • Anforderungen an Werkzeugmaschinen und Gefährdungspotential und Umgang mit Werkzeugmaschinen
  • Spanende Werkzeugmaschinen für die Bearbeitung mit geometrisch bestimmter und unbestimmter Schneide
  • Gestellkonstruktionen: Anforderungen, Gestellmaterialien, Auslegungs- und Gestaltungskriterien bei statischer, dynamischer und thermischer Belastung
  • Komponenten einer Werkzeugmaschine: Führungs- und Antriebstechnik, Vorschubsysteme, Hauptspindeln, Wegmesssysteme, Steuerungs- und Regelungstechnik für WZM

Vorlesung Urformen

  • Einteilung, Grundbegriffe, Prinzip des Gießens
  • Material- und Energieökonomie, Arbeitsweise einer Gießerei
  • Metallkundliche Grundlagen des Gießens, Gusswerkstoffe, Gießbarkeit
  • Prinzip, Prozessablauf, Besonderheiten und wirtschaftliche Anwendung der Form- und Gießverfahren (Hand- u. Maschinenformverfahren, Maskenformverfahren, Feingießen, Vollformgießen, Druckgießen, Kokillengießen, Schleudergießen, Stranggießen)
  • Gestaltung von Gussteilen und Simulation von Gießvorgängen
  • Prinzip, Besonderheiten und Anwendung des Sinterns

Praktikum

  • 3D-CAD-Modellierung und Fertigung von realen Produkten und Produktmodellen mittels 3D-Druck als Teamwork-Projekt
  • Erzeugung der mathematischen Schichtinformation
  • Demonstration des Fused Layer Modeling, des Polymerdruckens und des Kunststoff-Lasersinterns
  • Demonstration ausgewählter Fertigungssysteme (BAZ, Umformmaschinen, Drehmaschinen)
  • Auslegung einer WZM-Hauptspindel mittels FEM
  • Exkursionen: 3D-Druck in der angewandten Forschung, WZM-Hersteller
Qualifikationsziele

Die Vorlesung "3D-Druck" bietet umfassende Erklärungen zur generativen Fertigungstechnik. Die Lehrveranstaltung versetzt die Studierenden in die Lage, die Grundlagen der generativen Technik zu verstehen und den 3D-Druck im Praktikum selbst anzuwenden. Die diversen neuartigen Anwendungsgebiete werden erläutert und mit den Studierenden diskutiert. Darüber hinaus sollen Denkanstöße und Ideen zu neuen Anwendungen zum Beispiel in der Medizintechnik und der Industrie gegeben werden. Es wird das Zusammenwirken der unterschiedlichen Fertigungssyteme und -techniken anhand von Hybrid-WZM erläutert. Der praktische Bezug wird anhand von Exkursionen zu Forschungsinstituten vermittelt.

Die Veranstaltung „Werkzeugmaschinen“ 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. Die Vermittlung des Lehrinhalts ist an der Systematik der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 und nach DIN 69651 (Gliederung der Werkzeugmaschinen) orientiert. Schwerpunktmäßig werden die Werkzeugmaschinen der spanenden Formung behandelt. 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.

Im Teilgebiet "Urformen" erhalten die Studierenden einen Überblick über die wichtigsten Urformverfahren gemäß dem heutigen Wissensstand. Es werden die wesentlichen metallkundlichen Grundlagen und Gießverfahren behandelt. Die unterschiedlichen Methoden zur Herstellung von Formen und Kernen (konventionelle Verfahren und 3D-Druck) werden erläutert und diskutiert. Die Studierenden sind mit der wirtschaftlichen Verfahrensauswahl vertraut und beherrschen die grundlegende Anwendung der Gestaltung von Gussteilen.

Die Studierenden sind in der Lage, sich notwendiges Grundlagenwissen in den drei 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), additiver Verfahren (3D-Druck) und klassischer Techniken (Gießen) 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.

Besondere Zulassungs­voraussetzung(en)
Keine Angabe
Empfohlene Voraussetzungen
Keine Angabe
Fortsetzungs­möglichkeiten
Keine Angabe
Literatur

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
  • 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

Werkzeugmaschinen

  • 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

Urformen

  • Roller, Baschin, Buck: "Fachkunde für gießereitechnische Berufe", Technologie des Formens und Gießens, VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL
  • Herfurth: "Gießereitechnik Kompakt", Werkstoffe, Verfahren, Anwendungen.
    Hrsg. v. Verein Deuschter Giessereifachleute
  • Fritz&Schulze: Fertigungstechnik, Springer-VDI-Verlag
Aktuelle Lehrressourcen
Hinweise
Keine Angabe