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Vortragsreihe LDPF #81-2024-02 mit Schwerpunkt Additive Fertigung (3D-Druck)

Präsentation der Laborprojekte Additive Fertigung aus dem vergangenen Wintersemester 2023/24

Hauptcampus Trier Schneidershof, Gebäude H, Raum H2 (Hörsaal 2)

Agenda Vortragsreihe LDPF#81:

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) und 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 oder Projekt-Präsentationen im Kontext: 

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

13:15 Uhr Nutzung von Gestaltungsfreiheiten in der Additiven Fertigung - Auxetik
Die Additive Fertigung bietet gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren neue Freiheiten in der Gestaltung und Konstruktion von Produkten. In konkreten Fallstudien sollen Demonstratoren für diesen Aspekt entstehen, um so das Potenzial für industrielle Anwendungen abzuschätzen.

Auxetische Strukturen - Hintergrund, Geometrieentwicklung und Fallbeispiele
Auxetische Strukturen zeichnen sich durch das ungewöhnliche Verhalten aus, dass ihre Poisson-Zahl negativ ist: Sie dehnen sich bei längsförmiger Zugbelastung quer aus. Im 3D-Druck lassen sich mit der Entwicklung geeigneter Geometrien Objekte realisieren, die den auxetischen Effekt zeigen, aus denen gegebenenfalls industrielle Anwendungen abgeleitet werden können.
Philipp Brust, Niklas Eifert, Projektgruppe WS23MH77

13:35 Uhr  
3D-Druck im Modellbau - Rekonstruktionen historischer Schiffe im Kontext eines Forschungsprojektes
Im Rahmen eines groß angelegten Forschungsprojektes DIMAG in Kooperation mit dem Fach Alte Geschichte der Universität Trier entstehen 3D-Rekonstruktionen von historischen Schiffen als Grundlage für den Nachbau in 1:1 und 1:3, für numerische Simulationen zur Ermittlung der Leistungsfähigkeit sowie die Digitale Fertigung (CAD/CAM) von verkleinerten Rumpfmodellen für Schleppversuche in der Schiffs- und Versuchsanstalt Potsdam.
In dem Vortrag werden Besonderheiten und Konzepte zur Datenaufbereitung der 3D-Rekonstruktionen für einen 3D-Druck im Modellbau-Maßstab 1:72  vorgestellt. 
Peter Jacque, Franco Pedroni, Projektgruppe WS23MH71

13:55 Uhr
Materialprüfungen ausgesuchter 3D-Druckverfahren

In der Vorbereitung zu konkreten F&E-Vorhaben im LDPF sollen Materialproben ausgesuchter Additiver Fertigungsverfahren (SLA, SLS) und Werkstoffe im Zugversuch untersucht und z.B. hinsichtlich ausgewählter Kriterien wie Drucklage, Nachbehandlung (UV-Nachhärten oder erweiterte thermische Behandlung) ausgewertet werden.
Ekrem Alp, Thomas Trinkewitsch, Projektgruppe WS23MH75

14:15 Uhr 
NatureFibreBike: Technologie- und Ressourcenoptimierung im Produktlebenszyklus - Nachhaltig, Smart, Innovativ:
NatureFibreBike ist ein Langzeit-Projekt und Demonstrator als Lernplattform für ein Kunden-Individualisiertes Fahrrad
Ziel dieses Vorhabens und dem Lehr-Demonstrator, gefördert durch die Nikolaus Koch Stiftung Trier ist die ganzheitliche Betrachtung eines individualisierten, effizienz- und ressourcengetriebenen, durchgängigen und hochautomatisierten Produktentwicklungs-, Fertigungs- und Produktionsprozess in dem dynamisch wachsenden Markt der Mikromobilität.
Dieser Vortragsblock gibt einen Projektüberblick und stellt drei konkrete Teilprojekte von der Entwicklung bis zur Fertigung von Konzept-/Funktionsprototypen zu verschiedenen Komponenten des Fahrrads vor. 

Entwicklung und Prototypenfertigung des Fahrradrahmens für das NatureFibreBike
Der Vortrag gibt einen Projektüberblick und stellt die Entwicklung und den methodischen Aufbau zum parametrischen 3D-Design des Fahrradrahmens, der Auslegung der Komponenten und Verbindungstechnik bis zur Fertigung eines Funktionsprototyps für Prüfstand-Versuche vor. Der Fahrradrahmen besteht aus Rohrrahmen-Komponenten aus nachhaltigem Naturfaserverbund sowie additiv gefertigten Muffen. 
Niklas Kaspar, Philipp Spitzl Luis Ternes, KT-Projekt WS2023, Projektgruppe WS23MH93
Niklas Kaspar, Luis Ternes AMB/FZT-Projekt WS2023, Projektgruppe WS23MH92

14:45 Uhr Pause ( Gelegenheit zur Laborbesichtigung Raum G10)

15:15 Uhr 
Entwicklung und Additive Fertigung eines Lenker-Vorbaus für das NatureFibreBike mit dem Fokus Functional Generative Design

Tim Eis, Marius Heldt, Jonas Pohr, Projektgruppe  WS23MH74

15:25 Uhr
Entwicklung und Additive Fertigung eines Sattelkonzeptes für das NatureFibreBike mit dem Fokus Parametrik, Functional Generative Design und Lattice Strukturen

Leon Groove, Annika Reinelt, Jonathan Scherer, Projektgruppe WS23MH78

15:55 Uhr
Rapid/Additive Tooling: Erstbemusterung von Kleinserien im Kunststoffspritzguss mit Formeinsätzen aus dem 3D-Druck - Prozessentwicklung und Validierung im Versuch

Im Rapid Tooling wird die Additive Fertigung auch 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 werden Anwendungen zu Formeinsätzen aus einem neuen Hochleitungsmaterial in Kooperation entwickelt und in den Laboren der Hochschule erprobt.

Proof of Concept - Rapid Tooling im Kunststoffspritzguss
Konzeption und Versuchsreihen zum Einsatz und Potential von additiv gefertigten Formeinsätzen im Kunststoffspritzguss
Daniel Stork, Projektgruppe SS23MH96
Philipp Spitzl, Projektgruppe WS23MH72

16:25 Uhr Pause

16:40 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 Hand-Orthese
Ausgehend von der Durchführung eines 3D-Scan, der nachfolgenden Datenaufbereitung wird eine Handorthese im 3D-CAD mit Fokus der Methode des Functional Generative Design und der Integration eines nachstellbaren Verschlusses ausgelegt und als Prototyp im 3D-Druck gefertigt.
Sara Huber, Leah Reiter, Magdalena Stahl, Projektgruppe WS23MH79

17:00 Uhr
Additive Fertigung in der Medizin - Trainingsmodelle in der Neurochirurgie/Kraniotomie

In einer Kooperation mit dem Medizincampus Trier, 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.
Anne Meier, Lena Pitz, Projektgruppe WS23MH73

17:30 Uhr Ausklang, Netzwerken

Bild: Otto Bock HealthCare Deutschland GmbH
Ort: Gebäude H, Raum H2 (Hörsaal 2)
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