Prozessteuerung

Additiv denken und konstruieren

| Autor / Redakteur: Dr. Dirk Herzog, Jannis Kranz, Marten Canisius, Prof. Dr. Claus Emmelmann* / Dorothee Quitter

Fertigungsrestriktionen der Additiven Fertigung

Trotz der unbestreitbar hohen Designfreiheit der additiven Fertigung bestehen selbstverständlich auch bei diesen Verfahren noch Fertigungsrestriktionen, die durch den Kon­strukteur zu berücksichtigen sind. Wesentliche Beschränkungen pulverbettbasierter Verfahren bestehen z. B. in

  • der eingeschränkten Oberflächenqualität,
  • der Einhaltung von Mindestwandstärken,
  • der anlagenabhängigen, maximal möglichen Bauteilgrösse,
  • sowie bei metallischen Bauteilen der Notwendigkeit von Stützstrukturen.

Die bspw. im Laserstrahlschmelzen erreichbaren Oberflächenrauheiten sind dabei u. a. von der Orientierung des Bauteils im Bauraum der Maschine abhängig. So lassen sich bspw. für Oberflächen parallel zur Bauplattform Mittenrauwerte von Ra = 3-5 µm (Material: Ti6Al4V) erreichen, während Oberflächen in z-Richtung Mittenrauwerte von Ra = 10-13 µm aufweisen. Nach unten orientierte Oberflächen benötigen zudem ab einem materialabhängigen Überhangwinkel von β = 50-80° eine Abstützung durch Supportstrukturen, und weisen typischerweise höherer Mittenrauwerte auf, als nach oben orientierte Oberflächen. Dies wirkt sich bspw. auch bei Bohrungen aus. Durch die Orientierung des Bauteils können somit Supportstrukturen häufig vermieden oder zumindest reduziert werden. Zudem können Oberflächen mit höheren Anforderungen entsprechend positioniert werden, um den Aufwand für mechanische Nacharbeit zu verringern.

Auswirkung der Orientierung auf die Konturtreue von Bohrungen
Auswirkung der Orientierung auf die Konturtreue von Bohrungen (Bild: LZN)

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