Adaptive Reparatur-Prozesskette
-
Vinzenz Müller
Vinzenz Müller, M. Sc., geb. 1992, studierte Wirtschaftsingenieurwesen mit den Schwerpunkten Maschinenbau und Additive Fertigung an der Technischen Universität Berlin. Seine Masterarbeit schrieb er zusammen mit Siemens Energy und dem Fraunhofer IPK über die Anwendung von AM-Designansätzen zur Verbesserung des Verschweißens von L-PBF-Bauteilen. Seit 2020 ist er Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPK und forscht im Bereich Füge- und Beschichtungstechnik an DED-Verfahren für AM-Reparaturanwendungen und dem Recycling von Materialien für den additiven Aufbau.
,
Stephan Mönchinger
Stephan Mönchinger, M. Eng., geb. 1991, studierte Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Konstruktionstechnik an der Beuth Hochschule für Technik Berlin in Kooperation mit der Siemens AG. Seit 2018 ist er am Fraunhofer IPK als Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Virtuelle Produktentstehung tätig. Von 2020 bis 2022 war er stellvertretender Leiter der Abteilung Modellbasierte Entwicklung und ist nun in der Abteilung Intelligente Integration tätig. Er forscht im Bereich des Reverse Engineering, insbesondere in der Automatisierung der Rekonstruktion und parametrischen Modellierung von 3D-CAD-Modellen aus 3D-Scandaten.
Giovanna F. Colombo, B. Sc., geb. 1994, studierte Werkstofftechnik an der Universität von São Paulo und ist derzeit Masterstudentin an derselben Universität. Seit 2019 arbeitet sie im Forschungs- und Technologieinstitut von São Paulo im Labor für Metallurgie, zunächst als Praktikantin für Gusseisen, jetzt als Forschungsassistentin für additive Fertigung von Metallen. Ihre Forschung konzentriert sich auf die Wärmebehandlung der durch additive Fertigung hergestellten Teile und die Charakterisierung von Pulver.
Dr.-Ing. Max Biegler, geb. 1989, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität München mit den Schwerpunkten Produktions- und Medizintechnik (M. Sc.). Von 2016 bis 2020 war er Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPK mit den Forschungsschwerpunkten Widerstandspunktschweißen und Simulation von DED-Prozessen. Nach seiner Promotion zur Vermessung und Simulation von DED-Verfahren ist er heute Abteilungsleiter der Füge- und Beschichtungstechnik am Fraunhofer IPK in Berlin.
Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier studierte Maschinenbau an der TU Carolo Wilhelmina, Braunschweig. Von 2002 bis 2006 war er Projektleiter in der Konzernforschung sowie stellvertretender Leiter der Abteilung „Fertigungstechnik und Produktionskonzepte“ der Volkswagen AG, Wolfsburg. Seit 2007 ist er Professor und Leiter des Fachgebiets „Sicherheit gefügter Bauteile“ an der Technischen Universität Berlin, Leiter des Fachbereichs „Schweißtechnische Fertigungsverfahren“ an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin, sowie Bereichsleiter der „Füge- und Beschichtungstechnik“ am Fraunhofer IPK, Berlin.
Abstract
Das additive Fertigungsverfahren Laser-Powder Directed Energy Depositon (LP-DED), kombiniert mit automatisierten Reverse-Engineering-Ansätzen, bietet die Möglichkeit, Bauteile effizient zu reparieren. Durch intelligente Algorithmen können im sogenannten Scangineering 3D-Scandaten von Bauteilen vorverarbeitet, ausgerichtet und parametrisiert werden. Die erkannten geometrischen Defekte werden zur Errechnung der Werkzeugwege für den additiven Aufbau verwendet und mittels des LP-DED-Prozesses aufgeschweißt und repariert. Dabei kommen vor allem die Vorteile der flexiblen Prozessführung, ein hoher Automatisierungsgrad und gute Reproduzierbarkeit zum Tragen.
Abstract
The additive manufacturing process Laser-Powder Directed Energy Depositon (LP-DED) combined with automated reverse engineering approaches offers the possibility to repair components efficiently. Using the so-called Scangineering, intelligent algorithms, 3D scan data of components can be pre-processed, aligned and parametrized. The detected geometric defects are used to calculate the tool paths for the additive assembly and are repaired using the LP-DED process. The advantages of flexible process control, a high degree of automation and good reproducibility are particularly important here.
Hinweis
Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen von den Mitgliedern des ZWF-Advisory Board wissenschaftlich begutachteten Fachaufsatz (Peer-Review).
About the authors
Vinzenz Müller, M. Sc., geb. 1992, studierte Wirtschaftsingenieurwesen mit den Schwerpunkten Maschinenbau und Additive Fertigung an der Technischen Universität Berlin. Seine Masterarbeit schrieb er zusammen mit Siemens Energy und dem Fraunhofer IPK über die Anwendung von AM-Designansätzen zur Verbesserung des Verschweißens von L-PBF-Bauteilen. Seit 2020 ist er Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPK und forscht im Bereich Füge- und Beschichtungstechnik an DED-Verfahren für AM-Reparaturanwendungen und dem Recycling von Materialien für den additiven Aufbau.
Stephan Mönchinger, M. Eng., geb. 1991, studierte Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Konstruktionstechnik an der Beuth Hochschule für Technik Berlin in Kooperation mit der Siemens AG. Seit 2018 ist er am Fraunhofer IPK als Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Virtuelle Produktentstehung tätig. Von 2020 bis 2022 war er stellvertretender Leiter der Abteilung Modellbasierte Entwicklung und ist nun in der Abteilung Intelligente Integration tätig. Er forscht im Bereich des Reverse Engineering, insbesondere in der Automatisierung der Rekonstruktion und parametrischen Modellierung von 3D-CAD-Modellen aus 3D-Scandaten.
Giovanna F. Colombo, B. Sc., geb. 1994, studierte Werkstofftechnik an der Universität von São Paulo und ist derzeit Masterstudentin an derselben Universität. Seit 2019 arbeitet sie im Forschungs- und Technologieinstitut von São Paulo im Labor für Metallurgie, zunächst als Praktikantin für Gusseisen, jetzt als Forschungsassistentin für additive Fertigung von Metallen. Ihre Forschung konzentriert sich auf die Wärmebehandlung der durch additive Fertigung hergestellten Teile und die Charakterisierung von Pulver.
Dr.-Ing. Max Biegler, geb. 1989, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität München mit den Schwerpunkten Produktions- und Medizintechnik (M. Sc.). Von 2016 bis 2020 war er Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPK mit den Forschungsschwerpunkten Widerstandspunktschweißen und Simulation von DED-Prozessen. Nach seiner Promotion zur Vermessung und Simulation von DED-Verfahren ist er heute Abteilungsleiter der Füge- und Beschichtungstechnik am Fraunhofer IPK in Berlin.
Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier studierte Maschinenbau an der TU Carolo Wilhelmina, Braunschweig. Von 2002 bis 2006 war er Projektleiter in der Konzernforschung sowie stellvertretender Leiter der Abteilung „Fertigungstechnik und Produktionskonzepte“ der Volkswagen AG, Wolfsburg. Seit 2007 ist er Professor und Leiter des Fachgebiets „Sicherheit gefügter Bauteile“ an der Technischen Universität Berlin, Leiter des Fachbereichs „Schweißtechnische Fertigungsverfahren“ an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin, sowie Bereichsleiter der „Füge- und Beschichtungstechnik“ am Fraunhofer IPK, Berlin.
Literatur
1 Wohlers, T.; Campbell, R. I.; Diegel, O; Kowen, J.; Mostow, N.: Wohlers Report 2021. 3D Printing and Additive Manufacturing: Global State of the Industry. Wohlers Associates, Fort Collins, Colorado 2021Search in Google Scholar
2 Petrat, T.; Graf, B.; Gumenyuk, A.; Rethmeier, M.: Laser Metal Deposition as Repair Technology for a Gas Turbine Burner Made of Inconel 718. Physics Procedia 83 (2016), S. 761–768 DOI:10.1016/j.phpro.2016.08.07810.1016/j.phpro.2016.08.078Search in Google Scholar
3 Ünal-Saewe, T.; Gahn, L.; Kittel, J.; Gasser, A.; Schleifenbaum, J. H.: Process Development for Tip Repair of Complex Shaped Turbine Blades with IN718. Procedia Manufacturing 47 (2020), S. 1050–1057 DOI:10.1016/j.promfg.2020.04.11410.1016/j.promfg.2020.04.114Search in Google Scholar
4 Saboori, A.; Aversa, A.; Marchese, G.; Biamino, S.; Lombardi, M.; Fino, P.: Application of Directed Energy Deposition-based Additive Manufacturing in Repair. Applied Sciences 9 (2019) 16, S. 3316 DOI:10.3390/app916331610.3390/app9163316Search in Google Scholar
5 Jhavar, S.; Paul, C. P.; Jain, N. K.: Causes of Failure and Repairing Options for Dies and Molds: A Review. Engineering Failure Analysis 34 (2013), S. 519–535 DOI:10.1016/j.engfailanal.2013.09.00610.1016/j.engfailanal.2013.09.006Search in Google Scholar
6 Kuschan, J.; Müller, V.; Monchinger, S.; Heimann, O.; Niebuhr, C.; Kabha, O.: Production Environment of Tomorrow (ProMo): Partially Automated Repair Process of Small Tool Moulds, Forming Tools, Injection Moulding Tools and Sand Casting Tools. IOP Conference Series Materials Science and Engineering 1140 (2021), 12036 DOI:10.1088/1757-899X/1140/1/01203610.1088/1757-899X/1140/1/012036Search in Google Scholar
7 Odebiyi, O. S.; Adedayo, S. M.; Tunji, L. A.; Onuorah, M. O.: A Review of Weldability of Carbon Steel in Arc-based Welding Processes. Cogent Engineering 6 (2019) 1, 1609180 DOI:10.1080/23311916.2019.160918010.1080/23311916.2019.1609180Search in Google Scholar
© 2023 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany
Articles in the same Issue
- Frontmatter
- Editorial
- Herausforderungen der Fertigungsindustrie
- Automobilindustrie
- Disruptive Veränderungen in der Automobilindustrie bedingen neue Entwicklungsprozesse
- Wandlungsfähigkeit
- Beschreibung und Bewertung der Wandlungsfähigkeit
- Anlaufmanagement
- Nachhaltigkeit im Produktionsanlauf
- Produktionssteuerung
- Bewertungsmodell zur proaktiven Produktionssteuerung im Schiffsbau
- Additive Fertigung
- Adaptive Reparatur-Prozesskette
- Ergonomie
- Kommissionierung
- Industrielle Reinigung
- Cyberphysische Reinigungssysteme für ressourceneffiziente Tankreinigungsprozesse
- Ökologie
- Klimamanagement zur Verbesserung der CO2-Bilanz in der Produktion
- Effiziente Stagnationswasser-Entfernung in trinkwassertechnischen Anlagen
- Diskontinuität
- Frühaufklärung produktionskritischer Diskontinuitäten
- Personas
- Die empirische Bestimmung von Personas und deren Implikationen auf eine User Journey
- Künstliche Intelligenz
- KI-Kanban-Behälter
- Soziotechnische Gestaltung einer intelligenten Personaleinsatzplanung
- Auf dem Weg zur autonomen Maschine
- Maschinelles Lernen
- Potenziale von Motion Capturing bei der Erstellung von Ausführungsanalysen
- Assistenzsysteme
- Automatisierte Angebotskalkulation
- 10.1515/zwf-2023-1159
- Systems Engineering
- Systems & Life Cycle Engineering für Strategische Souveränität
- Vorschau
- Vorschau
Articles in the same Issue
- Frontmatter
- Editorial
- Herausforderungen der Fertigungsindustrie
- Automobilindustrie
- Disruptive Veränderungen in der Automobilindustrie bedingen neue Entwicklungsprozesse
- Wandlungsfähigkeit
- Beschreibung und Bewertung der Wandlungsfähigkeit
- Anlaufmanagement
- Nachhaltigkeit im Produktionsanlauf
- Produktionssteuerung
- Bewertungsmodell zur proaktiven Produktionssteuerung im Schiffsbau
- Additive Fertigung
- Adaptive Reparatur-Prozesskette
- Ergonomie
- Kommissionierung
- Industrielle Reinigung
- Cyberphysische Reinigungssysteme für ressourceneffiziente Tankreinigungsprozesse
- Ökologie
- Klimamanagement zur Verbesserung der CO2-Bilanz in der Produktion
- Effiziente Stagnationswasser-Entfernung in trinkwassertechnischen Anlagen
- Diskontinuität
- Frühaufklärung produktionskritischer Diskontinuitäten
- Personas
- Die empirische Bestimmung von Personas und deren Implikationen auf eine User Journey
- Künstliche Intelligenz
- KI-Kanban-Behälter
- Soziotechnische Gestaltung einer intelligenten Personaleinsatzplanung
- Auf dem Weg zur autonomen Maschine
- Maschinelles Lernen
- Potenziale von Motion Capturing bei der Erstellung von Ausführungsanalysen
- Assistenzsysteme
- Automatisierte Angebotskalkulation
- 10.1515/zwf-2023-1159
- Systems Engineering
- Systems & Life Cycle Engineering für Strategische Souveränität
- Vorschau
- Vorschau
