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Lernkarten
a) Welche Möglichkeit bietet der Einsatz von CAx-Systemen in einem Unternehmen im Vergleich zur konventionellen Fertigung. Nennen Sie zwei Vorteile.
Es können komplexe Geometrie (Freiformflächen) hergestellt werden die konventionell nicht machbar wären (0.5 Pkte.)
- Beschleunigung und Vereinfachung des Informationsflusses (0.5 Pkte.)
- Simulation
- CAD schnelle Aenderungen
Welche drei Modellarten kommen in moderneren 3D CAD Systemen zur Anwendung?
- Flächenmodelle
- Volumenmodelle
- Hybridmodelle
Mit welcher Modellart können keine Freiformflächen realisiert werden
Volumenmodell
Ergibt die Verknüpfung eines CAx-Systems mit einem ERP mittels Schnittstelle Sinn? Wenn ja, warum
Ja
- Austausch von Stücklistendaten --> Werkstoff, Menge
Wozu werden in der digitalen Fertigung Cyber Physische Systeme (CPS) eingesetzt?
Cyber Physisches Systeme werden benötigt, um Maschinen / Anlagen „intelligent“ (KIT) zu machen. Sie stellen die Verbindung zwischen realer und virtueller Welt dar.
Was versteht man Industrie 4.0 Konzepten unter einer horizontalen Integration?
Die Vernetzung von Unternehmen
Was versteht man im CAD unter einem paramterischen Modell ?
Punkte, Linien, Kurven, Volumen, Körper und Flächenwerden mit ihren Bedingungen und Beziehungen zueinander assoziativ durch Parameter beschrieben.
Was versteht man unter einem „Integrierten System“ in der CAx-Welt?
Das Modellieren im CAD wird durch weitere integrierte CA(x) Applikationen, wie FEM – Berechnung innerhalb der eigenen Oberfläche unterstützt.
Wozu werden bei CAx-Systemen STEP-Schnittstellen / STEP-Daten eingesetzt?
STEP Ist ein neutrales Datenformat und wird zum Datenaustausch zwischen verschiedenen CAx Systemen verwendet.
Welche Aufgabe hat ein Postprozessor bei einem CAM System?
Der Postprozessor übersetzt das im CAM-System erzeugte Datenformat in den für die jeweilige Maschinensteuerung benötigten CNC-Code.
Erklären Sie den unterschied zwischen Steuerung und Regelung
Bei der Steuerung beeinflussen eine oder mehrere Eingangsgrössen aufgrund einer systemeigenen Logik eine oder mehrere Ausgangsgrössen, wobei keine Rückkopplung erfolgt. Es liegt eine offene Steuerungskette vor und Störgrössen werden nicht berücksichtigt.
Bei der Regelung wird die Regelgrösse R fortlaufend erfasst und mit einer Führungsgrösse F verglichen. Bei einer Regeldifferenz erfolgt eine Beeinflussung der Regelgrösse R durch die Stellgrösse S. Es besteht ein geschlossener Wirkungsablauf und es können Störgrössen St ausgeglichen werden.
Warum verwendet man den Gray-Code bei Wegmesssystemen für Werkzeugmaschinen?
Dadurch ist das Resultat der Ablesung eindeutig und es werden Uebertragungsfehler vermieden (verringert).
Was versteht man unter dem STL Format, wozu wird es benötigt?
STL Standard Triangulation Language
Was versteht man unter Rapid Manufacturing?
RM = Herstellung von Serienbauteile mittels AM
Kann das FDM-Verfahren (Fused Deposition Melting) zur Herstellung von Serienbauteilen eingesetzt werden? Begründen Sie Ihre Antwort kurz.
Nein, resp. nur sehr bedingt
Baumaterial entspricht im seltensten Fall dem Serienmaterial (fehlende mechanische Eigensaften)
Welche Funktion übernimmt die Stützkonstruktion bei den generativen Verfahren?
Auf welche beide Arten kann diese beim Multijet Modeling entfernt werden?
Für die Herstellung von Überhängen
1. durch wegbrechen 0.5 Pkte
2. auflösen in Wassr (wasserlösliche Stützmaterialien
Werden bei Bauteile die mittels Selektivem Lasermelting (im Pulverbett) hergestellt werden Stützkonstruktionen benötigt
Ja, das Pulverbett reicht in der Regel nicht als Stütze (Masshaltigkeit)
Welche Lasertyp wird heutzutage vorwiegend bei Anlagen für generative Verfahren die auf Laserschmelzen / Lasersintern basieren?
Faserlaser
Was ist der Kostenbestimmende Faktor bei generative Verfahren
Die Bauteilhöhe
Hat das Electro Beam Melting EBM Verfahren im Vergleich zum selektiven Lasermelting SLM eine höhere BAugeschwindigkeit? Wenn ja, warum?
Höhere Baugeschwindigkeit, das der Elektronenstrahl nicht durch mechanische Bauteile (Spiegel) geführt wird (mittels Magnetfeld) -->Auch Strahlteilung möglich. Weiterer Vorteil, unterliegt keinem mechanischen Verschleiss (Scanneroptik)
Warum wird das Selective Laser Melting dem Selektive Laser Sintering Verfahren vorgezogen? Beschreiben Sie kurz
Bauteil muss nicht zwingend nachbehandelt werden (Sinter- oder Infiltrationsprozess)
Bauteil weisst beim SLM fast die gleichen physikalischen Eigenschaften wie bei einem konventionellen Bauteil auf.
Beim Selective Laser Melting Verfahren (SLM) sind die Festigkeitswerte in Z-Richtung in der Regel niederer als in der X- oder Y-Richtung. Was ist die Ursache?
Durch den Schmelzprozess verbindet sich das Schmelzbad in x- und y-Richtung bei der Erstarrung stärker als in z-Richtung
Können Bauteile die konventionell gefertigt werden (z. b. Gussteile) einfach mittels generativen Verfahren (z. B. mittels SLM) substituiert werden?
1.) technische Begründung:
2.) wirtschaftliche Begründung
1:1 Herstellung von bestehenden Bauteilen mittels SLM bringt keinen Nutzen. Zielsetzung ist die Nutzung der technischen und gestalterischen Vorteile des Verfahrens! --> Herstellung von konturnahen Kühlkanälen, komplexe Geometrie, Leichtbau
Die Einsparung in der Bauzeit sind meist gering, erst die Vorteile des AM bringt die entsprechenden Vorteile wie z,B. komplett Herstellung von Baugruppen
Können bestehende Gussteile, ohne geometrische Änderungen mittels Selektivem Laser Melting (SLM) Verfahren hergestellt werden?
Nein, In der Regel ist die Geometrie von Gussteilen nicht für die additive Fertigung ausgelegt. Es kann zu Spannungen im Bauteil kommen die zur Zerstörung oder grösseren Massabweichungen führen. Gussteile die man durch generative Verfahren substituieren möchte müssen konstruktiv überarbeitet werden.
Welche Eigenschaften unterscheiden Laserstrahlung von Licht im allgemeinen und wovon hängt der kleinst mögliche fokssierbare Strahldurchmesser eines Lasers ab?
- Kohärenz
- eine Wellenlänge
- Polarisation
-->Wellenlänge, Strahlqualität
Welchen Pulslängenbereich würden Sie Laserquellen mit ultra-kurzen Pulsen zuordnen? Nennen Sie 2 Anwendungsbeispiele, für die Sie Laser mit ultrakurzen Pulsen einsetzen würden?
- fs/ps
- kalte Materialbearbeitung, Schneiden von Glas, 3D Mikrostrukturierung
Welchen Lasertyp würden Sie für Lohnfertigungsunternehmen, die auf das Schneiden von legierten und unlegierten Stählen im Blechdickenbereich von 1 - 10 mm spezialisiert empfehlen? Begründen Sie Ihre Antwort
CO2 Laser/ Scheibenlaser
- Hoher Wirkungsgrad, richtige Wellenlänge, leistungsfähige Laser im multi-kW Bereich
Für das Schweissen von Kupferblechen mit einer Blechdicke von 0.5 mm wird ein gepulster Laser mit einer mittleren Leistung von 200 W benötigt. Der Ihnen zur Verfügung stehende Laser weist folgende Spezifikationen auf:
max. Pulslänge 20 ms max. Frequenz 1000 Hz max. Pulsenergie 1J Ist dieser Laser bzgl. der Leistungsdaten für diese Anwendung geeignet? Rechenweg zeigen
1000 Hz x 1J = 1000 W, ja
Skizzieren Sie den Aufbau eines Faserlasers.
Das Unternehmen in dem Sie arbeiten, bohrt mit Hilfe von gepulsten Nd:YAG Laser Kühllöcher in Turbinenschaufeln. Sie sind dafür verantwortlich, den Technologiestatus des Prozesses zu überprüfen. Halten Sie den eingesetzten Lasertyp nach wie vor für sinnvoll? Begründen Sie Ihre Antwort? Was würden Sie Ihrem Vorgesetzten vorschlagen?
Nutzung weiterhin möglich, da gepulste Nd:YAG Laser hohe Pulsleistungen besitzen, heute auch Faserlaser möglich
Ihr Unternehmen schneidet in der Fertigung ausschliesslich Stahhlbleche mit einer CO2-Laseranlage. Die Produktpalette soll erweitert werden und es sollen in Zukunft auch Aluminium- und Messingbleche geschnitten werden. Der Laser soll ersetzt werden. Welchen Lasertyp würden Sie empfehlen? Begründen Sie Ihre Antwort
Scheiben- oder Faserlaser aufgrund der deutlich besseren Absorption auf Al/ Cu-Legierungen als CO2 Laser
Welche Zusammenhänge werden unter dem Begriff Schweissbarkeit zusammengefasst?
die Berücksichtigung der Schweisseignung (Werkstoff), Schweissmöglichkeit (Technologie) und Schweisssicherheit (Konstruktion).
Welches der Verfahren Schweissen, Löten und Kleben ist in der Regel weist die höchste Flexibilität auf? Begründen Sie Ihre Antwort
Schweissen – konstruktive Freiheit der Fügepartner (Stossarten)
Welche Rissarten kennen Sie und bei welcher Rissart werden u.a. niedrig schmelzende Phasen an den Korngrenzen als Ursache beschrieben?
Heissrisse, Kaltrisse,
Heissrisse
Welche Aufgabe haben die Schutzgase beim Schweissen? Nennen Sie mindestens 2.
Schutz vor Oxidation, Beeinflussung der Oberflächenspannung, Wärmetransport
Sie sollen ein Schweissverfahren zum Schweissen von an der Wand montierten Gasleitungen aus unlegiertem Stahl unter Baustellenbedingungen auswählen. Welches Verfahren würden Sie auswählen. Begründen Sie Ihre Antwort
Dürfte Ihr Unternehmen, ein Schlossereibetrieb, einen solchen Auftrag ohne weiteres ausführen? Wie würden Sie vorgehen, wenn Sie mit einer solchen Aufgabe betraut werden?
z.B. Gasschweissen, unlegiert, auch an unzugänglichen Bereichen mit Spiegel schweissbar
möglicherweise, prüfen ob ausgebildeter Schweisser mit Prüfung vorhanden, mit Schweissfachmann prüfen ob Eignungsnachweis erforderlich
Skizzieren Sie den Aufbau einer Drahterosionsanlage
Aus welchen Materialien können Elektroden für das Senkerodieren hergestellt werden?
Gaphit, Kupfer
Welche Verfahren würden Sie für das Schneiden von dünnen Hartmetallplatten in Wettbewerb zum Drahterodieren sehen. Vergleichen Sie Vor- und Nachteile zwischen dem Drahterodieren und dem von Ihnen ausgewählten Verfahren (mindestens je ein Vor- und Nachteil)
Senkerodieren -kaum thermische Beeinflussung -Prozessgeschwindigkeit niedrig -auch für grosse Materialdicken geeignet
Laserschneiden -thermische Beeinflussung Schnittkante -Prozessgeschwindigkeit hoch
