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Topologieoptimierung beim Laser-Strahlschmelzen

Konzept zur Berücksichtigung des Fertigungsprozesses
  • Dominik Götz

    Dominik Götz, M. Eng., geb. 1994, studierte Maschinenbau an der Hochschule Augsburg. Seit 2020 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München in der Abteilung Additive Fertigung.

         , Andreas Bachmann

    Dr.-Ing. Andreas Bachmann, geb. 1989, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität München und der Königlichen Technischen Hochschule in Stockholm. Seit 2015 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswisseschaften (iwb) der Technischen Universität München und leitet dort seit 2018 die Abteilunge Additive Fertigung.

         , Andreas Wimmer

    Andreas Wimmer, M. Sc., geb. 1989, studierte Physik an der Freien Universität Berlin und der Ludwig-Maximilians-Universität München. Seit 2018 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München in der Abteilung Additive Fertigung.

         and Michael F. Zäh

    Prof. Dr.-Ing. Michael F. Zäh, geb. 1963, ist seit 2002 Inhaber des Lehrstuhles für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik der Technischen Universität München. Nach dem Studium des allgemeinen Maschinenbaus promovierte er bei Prof. Dr.-Ing. Joachim Milberg. Von 1996 bis 2002 war er bei einem Werkzeugmaschinenhersteller in mehreren Funktionen tätig, zuletzt als Mitglied der erweiterten Geschäftsleitung. Derzeit leitet er das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb).
Published/Copyright: February 19, 2021
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Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb
From the journal Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Volume 116 Issue 1-2

Abstract

Das Laser-Strahlschmelzen (PBF-LB/M) bietet bei der Verarbeitung von Metallen Vorteile gegenüber konventionellen Herstellungsverfahren, wie z. B. eine hohe geometrische Gestaltungsfreiheit. Allerdings sind bereits bei der Bauteilgestaltung einige Fertigungsrestriktionen zu beachten, welche bei der Topologieoptimierung im Gegensatz zur Bauteilmasse oft unberücksichtigt bleiben. Im Projekt OptProLaS* werden temperaturabhängige Fertigungsrestriktionen ermittelt und durch die Kopplung einer Topologieoptimierung mit einer Prozesssimulation bei der Bauteilauslegung berücksichtigt.**

Summary

Laser-based powder bed fusion of metals (PBF-LB/M) provides advantages over conventional manufacturing processes, such as a high degree of geometrical freedom. Nevertheless, the PBF-LB/M process imposes manufacturing restrictions, which have to be considered during the component design. In contrast to the mass of the part, manufacturing restrictions are often not accounted for in the topology optimization. Within the project OptProLaS these temperature-dependent restrictions are determined and considered during the component design by coupling the topology optimization and the process simulation.

**Hinweis

Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen von den Mitgliedern des ZWF-Advisory Board wissenschaftlich begutachteten Fachaufsatz (Peer-Review).

About the authors

Dominik Götz

Dominik Götz, M. Eng., geb. 1994, studierte Maschinenbau an der Hochschule Augsburg. Seit 2020 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München in der Abteilung Additive Fertigung.

Dr.-Ing. Andreas Bachmann

Dr.-Ing. Andreas Bachmann, geb. 1989, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität München und der Königlichen Technischen Hochschule in Stockholm. Seit 2015 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswisseschaften (iwb) der Technischen Universität München und leitet dort seit 2018 die Abteilunge Additive Fertigung.

Andreas Wimmer

Andreas Wimmer, M. Sc., geb. 1989, studierte Physik an der Freien Universität Berlin und der Ludwig-Maximilians-Universität München. Seit 2018 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München in der Abteilung Additive Fertigung.

Prof. Dr.-Ing. Michael F. Zäh

Prof. Dr.-Ing. Michael F. Zäh, geb. 1963, ist seit 2002 Inhaber des Lehrstuhles für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik der Technischen Universität München. Nach dem Studium des allgemeinen Maschinenbaus promovierte er bei Prof. Dr.-Ing. Joachim Milberg. Von 1996 bis 2002 war er bei einem Werkzeugmaschinenhersteller in mehreren Funktionen tätig, zuletzt als Mitglied der erweiterten Geschäftsleitung. Derzeit leitet er das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb).

*Danksagung

Das Projekt OptProLaS wird durch das Kompetenzzentrum Mittelstand GmbH (KME) finanziert und durch die fachlichen Diskussionen mit den beteiligten Industriepartnern unterstützt. Hierfür sei allen Projektpartnern herzlich gedankt.

Literatur

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Published Online: 2021-02-19

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