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Vortragsreihe LDPF #78-2023-03 mit Schwerpunkt Additive Fertigung (3D-Druck)

Bild: Otto Bock HealthCare Deutschland GmbH

Präsentation der Laborprojekte Additive Fertigung aus dem vergangenen Wintersemester 2022/23

Agenda VR#78:

13:00 Uhr
Eröffnung und Einführung
Vorstellung LDPF und Aktivitäten im Kompetenzzentrum für Additive Fertigung

Michael Hoffmann, 
Labor für Digitale Produktentwicklung und Fertigung
Fachbereich Technik, Fachrichtung Maschinenbau

Seit dem Sommersemester 2019 wird für die Studierenden in der Fachrichtung Maschinenbau für alle Studiengänge das Modul Additive Fertigung als Vorlesung mit begleitetem Labor und einem individuellen Laborprojekt angeboten. Dieses Modul beschäftigt sich mit den Zukunftsperspektiven der Additiven Fertigung, einer vergleichsweise neuen Fertigungstechnologie und verteilt sich über zwei Semester. Im ersten Teil (AF1) werden im Rahmen der Vorlesung die etablierten additiven Fertigungsverfahren nach unterschiedlichen physikalischen, chemischen Wirkprinzipien, der verwendeten Materialien und Einsatzgebiete besprochen. Weitere Themen der Veranstaltung sind Schnittstellen, Prozessablauf, Aspekte der designorientierten oder kraftflussoptimierten Bauteilgestaltung, Konstruktionsrichtlinien, Kosten, Wirtschaftlichkeit, Rechtliche Aspekte (Haftung, Urheberrechte, Daten-/Kopierschutz), Zertifizierung z.B. in der Medizintechnik. Im zweiten Teil (AF2) werden in konkreten Laborversuchen und -projekten praxisnahe Fallstudien im Benchmark untersucht und bewertet. Im Folgenden stellen die Studierenden in Kurzvorträge die Inhalte und Ergebnisse aus ihren individuellen Projektarbeiten vor. Das Vortragsprogramm wird ergänzt durch Gastvorträge von beteiligten Kooperationspartnern: 

Kurzvorträge und Gastvorträge mit Vorstellung der Exponate aus den Laborprojekten Additive Fertigung im vergangenen Wintersemester:

13:20 Uhr
3D-Druck - Gamification

Der 3D-Druck, im industriellen/professionellen Umfeld als Additive Fertigung bezeichnete Technologie hat bereits eine Reihe von Branchen revolutioniert, darunter der klassische Maschinenbau, die Fertigung, die Zahnmedizin, oder das Gesundheitswesen.
Dank großer Fortschritte in der 3D-Druck-Branche lässt sich die einst enorm kostspielige und komplexe Technik auch in der Schule, von Lehrpersonal und Lernenden oder auch im privaten Umfeld intuitiv bedienen. Inzwischen ist der Einstieg in einfache Desktop-Systeme als Bausatz oder Black-Box-Lösung sehr kostengünstig. 
So eignet sich diese Technologie hervorragend, junge Menschen an diese Technik/Technologie heranzuführen und ist darüber hinaus ein enorm nützliches Lerninstrument, das die Kreativität fördert. Oft führt die erste Begeisterung nach dem Kauf eines Einstiegsdruckers zu Frustration, denn in den meisten Fällen scheitert eine nachhaltige Nutzung an mangelnder Erfahrung/Kenntnis von 3D-Software um eigene Ideen/Objekte als digitale 3D-Daten zu beschreiben/erstellen, die für einen 3D-Druck zwingend notwendig sind. Natürlich kann man über zahlreiche Portale solche Daten von Beispielobjekten herunterladen und drucken, doch diese Vorgehensweise fördert weder Kreativität noch Motivation. 
Hier greift dieses Projekt an mit der Idee, ein sehr verbreitetes Strategie-Computerspiel, mit dem virtuelle 3D-Welten und 3D-Objekte spielerisch und einfach geschaffen werden können für die Kreativphase, nämlich das Erstellen von 3D-Objekten zu nutzen und diese Daten an ein 3D-System zu übertragen und/oder für den 3D-Druck aufzubereiten und bereitzustellen. Das Projektteam hat dafür ein erstes Konzept entwickelt.
Manuel Biwer/Sebastian Lutgen, Projektgruppe WS22MH76

13:40 Uhr
Rapid Prototyping und Design Thinking: Agile Methoden bei der Entwicklung und Prototypenfertigung am Beispiel eines adaptiven Kurvenlichtes für ein Fahrrad

Der 3D-Druck war zu Beginn in den 80er Jahren ausschließlich unter dem Namen Rapid Prototyping bekannt und diente bereits damals zum schnellen Fertigung von Prototypen während der Produktentwicklung. Bis heute bietet diese Technik insbesondere in Kombination mit der Methode des Design Thinking einen enormen Vorteil bei der Entwicklung von neuen Produkten. In diesem Projekt entwickelt ein ambitioniertes Team von Studierenden eine eigene Idee eines adaptiven Kurvenlichtes für ein Fahrrad und verknüpft dabei Studium und Hobby in projektbasierter Lehre. Ein Lehrkonzept das im LDPF seit vielen Jahren konsequent verfolgt wird.
Daniel Graf/Niklas Kaufmann, Projektgruppe WS22MH79

14:00 Uhr
Materialprüfungen ausgesuchter 3D-Druckverfahren

Fokus: In der Vorbereitung zu konkreten F&E-Vorhaben im LDPF sollen Materialproben ausgesuchter Additiver Fertigungsverfahren im Zugversuch untersucht und z.B. hinsichtlich ausgewählter Kriterien wie Drucklage, Nachbehandlung (UV-Nachhärten oder erweiterte thermische Behandlung) ausgewertet werden.
Viktoria AdamsLucas Eiden Projektgruppe WS22MH71

14:20 Uhr Pause

14:40 Uhr
Rapid Tooling: Erstbemusterung von Kleinserien im Kunststoffspritzguss/Thermoformen mit Formeinsätzen aus dem 3D-Druck - Prozessentwicklung und Validierung im Versuch

Im Rapid Tooling wird die Additive Fertigung im Werkzeug- und Formenbau eingesetzt. Besonders im Kunststoffspritzguss, der Kunststoffextrusion/-injektion oder im Thermoformen könnte damit eine wesentlich kostengünstigere Erstbemusterung und frühzeitige Bereitstellung von Vorserienteilen realisiert werden. Im LDPF beschäftigen wir uns bereits seit mehreren Jahren mit diesem Thema. Allerdings sind die Anforderungen an die 3D-Druckmaterialien insbesondere zur Wärmebeständigkeit sehr hoch. Inzwischen werden sogenannte Hochleistungsmaterialien angeboten. Wenn es nun gelingt, die Anwender im Erfahrungsaustausch besser zu vernetzen, ist ein echter Technologiesprung in dieser Branche realisierbar. In diesem Projekt wurden erste Anwendungen zu Formeinsätzen aus einem neuen Hochleitungsmaterial in Kooperation entwickelt und in den Laboren der Hochschule erprobt.

Versuchsaufbau Temperierung in additiv gefertigten Formeinsätzen
In diesem Projekt wurde ein Konzept und Versuchsaufbau für Formeinsätze aus dem 3D-Druck mit Einfluss von Temperier-Bohrungen untersucht.
Nina Hirschmüller / Paul Rachwalsky, Projektgruppe WS22MH75

Proof of Concept - Rapid Tooling im Thermoformen
Konzeption und Versuchsreihen zum Einsatz und Potential von additiv gefertigten Formeinsätzen beim Thermoformen in Kooperation mit einem regionalen Unternehmen aus der Verpackungsindustrie
Daniel Stork / Benedict Bruck, Projektgruppe WS22MH74

15:20 Uhr Pause

15:40 Uhr Disruption Orthopädietechnik: Fallstudien zu vollständig digitalen Entwicklungs- und Additiven Fertigungsprozessen in der Orthopädietechnik:
Die Kombination der 3D-Scantechnologien und der Additiven Fertigung kann in der Medizintechnik traditionell handwerklich geprägte Berufe wie die Orthopädietechnik oder die Zahnmedizin vollständig verändern. Dieser Herausforderung müssen sich Unternehmen stellen. In unserem Studiengang der Sport- und Rehatechnik hat diese Entwicklung eine große Bedeutung. In den folgenden Teilprojekten wurde in Kooperation mit Unternehmen aus der Orthopädietechnik konkrete Anwendungsfälle am Beispiel der Entwicklung und Fertigung von Orthesen mit unterschiedlichem Fokus untersucht.

Prototypische, digitale Entwicklung und Additive Fertigung einer Knie-Orthese - Fokus Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Ausgehend von der Durchführung eines 3D-Scan und der nachfolgenden Datenaufbereitung wird eine Knieorthese im 3D-CAD ausgelegt und unter dem Aspekt einer Fertigung im 3D-Druck konzipiert und modelliert um damit konkrete Kriterien für Nachfolgeprojekte sowie eine erste Wirtschaftlichkeitsbetrachtung gegenüber konventionellen Verfahren durchzuführen. 
Ronja Hoepfner / Colin Grüger, Projektgruppe WS22MH72

Benchmark eines Digitaler Workflows in der Entwicklung und Additiven Fertigung einer Fußorthese - Fokus Workflow Software as a Service
In diesem Projekt wurde in Kooperation mit einem Unternehmen aus der Orthopädietechnik ein konkreter Anwendungsfall am Beispiel einer Fußorthese untersucht.
Dabei kommt der Prototyp einer Branchesoftware als SaaS-Konzept (Software as a Service) zum Einsatz..
Maurice Mertz / Jonas Weiland, Projektgruppe WS22MH73

Prototypische, digitale Entwicklung und Additive Fertigung einer Fuß-Orthese - Fokus Gestaltungsmerkmale
Ausgehend von der Durchführung eines 3D-Scan und der nachfolgenden Datenaufbereitung wird eine Fußorthese im 3D-CAD ausgelegt und unter dem Aspekt einer Fertigung im 3D-Druck konzipiert und modelliert. Besonderer Fokus dieses Projektes sind Methoden und besondere Gestaltungsmerkmale, die in einem rechnergestützten Optimierungsverfahren oder Designfreiheiten, die sich in der Additiven Fertigung ergeben.
Lena Bürling / Allan Schmitz, Projektgruppe WS22MH78

16:40 Uhr Additive Fertigung in der Medizin - Trainingsmodelle in der Neurochirurgie/Kraniotomie
In einer Kooperation mit dem Krankenhaus der Barmherzigen Brüder (Prof. Dr. M. Bettag, Dr. M. Mehlitz - Abteilung für Neurochirurgie) und im Kontext der Initiative Gesundheitscampus Region Trier beschäftigt sich dieses Projekt mit der Entwicklung und Evaluation von modularen Trainingsmodellen mittels 3D-Druck-Verfahren zum Erlernen manueller Techniken am Schädel in der Neurochirurgie (Kraniotomie). Mit diesem Trainingsmodell, das hinsichtlich "force feedback", Materialverhalten beim Fräsen, Stanzen, Überführung klinischer CT-Datensätze und austauschbarer Komponenten (Modularität) optimiert wird, sollen sowohl erfahrene Chirurgen aber auch Studierende aus der Medizin komplexe chirurgische Eingriffe in der Kraniotomie trainieren.
Matthias Stemper / Markus Wanscheid, Projektgruppe WS22MH77

17:00 Uhr Ausklang, Netzwerken

Ort: wird noch bekanntgegeben
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