Hastrich, Markus:

Untersuchung der Einflussparameter bei der Herstellung optisch transparenter Modelle mittels Fräsen als quasi-generativem Rapid-Prototyping-Verfahren

Duisburg (2006), II, 108 S.
Dissertation / Fach: Maschinenbau
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2006
Abstract:
Dem Einsatz transparenter Anschauungs- und Funktionsmodellen für z.B. Strömungsuntersuchungen kommt eine wesentliche Bedeutung zu. Nicht nur in Bereichen des Maschinenbaus, sondern auch für medizinische Untersuchungen werden diese Modelle verstärkt benötigt. Unter Einbeziehung der generativen Fertigungsverfahren wird aufgezeigt, dass die Forderung nach transparenten Modellen nur durch das quasi-generative Verfahren Fräsen erfüllt werden kann. Die Überprüfung des wissenschaftlichen Sachstandes zeigt, dass die zur Verfügung stehen Information zum Spanen von transparenten Kunststoffen, insbesondere für das am häufigsten eingesetzte Plexiglas (PMMA), stark voneinander abweichen und konkrete Parameter nicht vorgegeben werden. Zudem wird verdeutlicht, dass das Ergebnis nicht nur abhängig ist von den gewählten Schnittparametern, sondern auch weitere Einflussgrößen, wie die Bearbeitungsstrategie, einen erheblichen Einfluss auf die Oberflächengüte und damit auf die Transparenz besitzen. Im Bereich des Datenaustausches zwischen Datenlieferant und Fertigung treten zudem Defizite auf, da hier deutlich unterschieden werden muss, ob die Erzeugung der notwendigen Werkzeugwege durch ein CAD-internes NC-Programm oder durch ein CAD-externes NC-Programm durchgeführt wird. Im Hinblick auf eine verbesserte Nutzung werden Ansätze für einen verbesserten Verfahrensablauf entwickelt und formuliert. Ausgehend von einfachen 2,5D-Formelementen werden erste Kenngrößen der jeweiligen Einflussparameter verifiziert. Durch die Verwendung von Geometrien eines Prüfwerkstückes werden durch den Übergang zu 3D-Formelementen weitere Ansätze und Abläufe der CAD/CAM Technologie untersucht und optimiert. Die dabei auftretenden Mängel werden aufgezeigt und die erzielten Ergebnisse zusammengefasst. Daraus ableitend werden Empfehlungen ausgesprochen. Darüber hinaus findet ein zusätzlicher Vergleich mit dem Werkstoff Polycarbonat (PC) statt. Die Vorzüge der Verwendung von PMMA werden durch Rauheitsmessungen unterstrichen. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass das quasi-generative Rapid Prototyping-Verfahren Fräsen im Hinblick auf die Herstellung von komplexen Modellen noch ungenutztes Potenzial besitzt. Unter Berücksichtigung der in dieser Arbeit entwickelten Empfehlungen lassen sich die Möglichkeiten der Herstellung von Modellen aus PMMA mittels Fräsen deutlich verbessern. Im Ergebnis lassen sich die Modelle mit einer wesentlich besseren Oberflächenqualität fertigen. Die vielseitige Nutzung von Fräsmaschinen im Rahmen der klassischen Fertigungstechnik lassen die Möglichkeit einer Fertigung von komplexen Modellen mittels Fräsen auch wirtschaftlich erscheinen.