Konstruktionskatalog für die fertigungsgerechte Gestaltung von Bauteilen im PBF-LB/M-Verfahren

Der Konstruktionskatalog dokumentiert __Gestaltungsrichtlinien__ zur fertigungsgerechten __Mono- und Multimaterialfertigung__ im PBF-LB/M-Verfahren auf der Grundlage von experimentell ermittelten Fertigungsrestriktionen. Der Katalog stellt eine Hilfestellung für Anwender*innen dar, um ein Mono- oder Multimaterialbauteil fertigungsgerecht für das PBF-LB/M-Verfahren konstruieren zu können. Zur Erstellung wurde die Software __Microsoft Excel® (Version 2505)__ genutzt. Der Aufbau erfolgte nach Roth __[Roth00, Roth01]__. Der Katalog umfasst einen Gliederungs-, Haupt- und Zugriffsteil. Die Gliederung ist eindimensional und umfasst die drei Ebenen Gruppe, Typ und Attribut. Der Hauptteil des Kataloges setzt sich aus einer laufenden Richtliniennummer, der Beschreibung der Richtlinie in Textform, Zahlenwerten sowie zwei Piktogrammen zusammen. Letztere stellen die ungünstige und günstige fertigungsgerechte Gestaltung bildlich dar und beinhalten alle wesentlichen Informationen zum besseren Verständnis der Richtlinie. Im Zugriffsteil lassen sich zu jeder Richtlinie die zugehörige/n Phase/n im Fertigungsprozess, das Vorhandensein von Zahlenwerten, als auch die Berücksichtigung von Multimaterialien ablesen.

Für den Inhalt des Kataloges werden alle zum Erstellungszeitpunkt bekannten Gestaltungsrichtlinien berücksichtigt. Es wurden Richtlinien zur Monomaterialfertigung mittels PBF-LB/M aus bisher bekannten Katalogen zusammengetragen __[Adam15, Lipp18, Kran17, Thom09, WW12]__. Die Richtlinien zur Multimaterialfertigung wurden entsprechend ergänzt __[MOEL23]__.

Der Konstruktionskatalog wurde im Rahmen einer Studienarbeit im Studiengang Maschinenbau am _Institut für Produktentwicklung und Gerätebau (IPeG)_ der _Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover_ in deutscher Sprache erstellt.


Exemplarischer Ausschnitt des Konstruktionskataloges

### Literatur

Adam, G. A. O. (2015). Systematische Erarbeitung von Konstruktionsregeln für die additiven Fertigungsverfahren Lasersintern, Laserschmelzen und Fused Deposition Modeling. Shaker Verlag. ISBN: 978-3-8440-3474-5.

DIN Deutsches Institut für Normung e. V. (2020). Additive Fertigung – Konstruktion – Teil 1: Laserbasierte Pulverbettfusion von Metallen. In DIN EN ISO/ASTM 52911-1. Beuth Verlag GmbH. https://www.din.de (ursprünglich veröffentlicht 2019).

Kranz, J., Herzog, D. & Emmelmann, C. (2015). Design guidelines for laser additive manufacturing of lightweight structures in TiAl6V4. Journal Of Laser Applications, 27(S1). DOI: 10.2351/1.4885235.

Kranz, J. (2017). Methodik und Richtlinien für die Konstruktion von laseradditiv gefertigten Leichtbaustrukturen. Springer Vieweg. ISBN 978-3-662-55338-1. DOI: 10.1007/978-3-662-55339-8.

Lippert, R. B. (2018). Restriktionsgerechtes Gestalten gewichtsoptimierter Strukturbauteile für das Selektive Laserstrahlschmelzen. TEWISS Verlag. Dissertation, Garbsen. DOI: 10.15488/3489.

Meyer, I., Oel, M., Ehlers, T. & Lachmayer, R. (2023). Additive manufacturing of multi-material parts – Design guidelines for manufacturing of 316L/CuCrZr in laser powder bed fusion. Heliyon, 9(8), e18301. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e18301.

Müller, B., Schnabel, T., Oettel, M., Töppel, T., Gebauer, M., Klöden, B., ... & Pfaff, A. (2017). Design for additive manufacturing. Guidelines and case studies for metal applications. Vortrag auf: The Cutting Edge, CMTS 2017, Canadian Manufacturing Technology Show, Toronto, 25. – 28. September 2017. DOI: 10.24406/publica-fhg-399168.

Roth, K. (2000). Konstruieren mit Konstruktionskatalogen: Band 1: Konstruktionslehre (3. Aufl.). Springer-Verlag. ISBN: 978-3-642-62099-7. DOI: 10.1007/978-3-642-17466-7.

Roth, K. (2001). Konstruieren mit Konstruktionskatalogen: Band 2: Kataloge (3. Aufl.). Springer-Verlag. ISBN 978-3-642-62100-0. DOI: 10.1007/978-3-642-17467-4.

Thomas, D. (2009). The development of design rules for selective laser melting (By University of Wales Institute, Cardiff, The National Centre for Product Design & Development Research, Loughborough University, University of Wales Institute, Cardiff, The National Centre for Product Design and Development Research (PDR), MTT-Group, & Kevin Hart).

Wegner, A. & Witt, G. (2012). Konstruktionsregeln für das Laser-Sintern [Journal-article]. Zeitschrift Kunststofftechnik, 8, 253–254. https://www.kunststofftech.com

### Danksagung

The project ”*Additive Fertigung multimaterieller Komponenten zur nachhaltigen Energiewandlung*” was funded by the European Regional Development Fund (ERDF) and the state of Lower Saxony – Project number ZW 7-87011865.