Fertigungstechnik 01 AKAD
Kontrollfragen zu Modul FTE01
Kontrollfragen zu Modul FTE01
Erläutern Sie das Prinzip des Nutbuchsenextruders?
Die Einzugszone ist mit Nuten versehen, die zur Extrusionsrichtung hin auslaufen (Höhe verlieren). Das Granulat wird durch die Nuten nach vorne gefördert (Feststoff-Förderung) mit geringerem Spiel zwischen Schnecke und Gehäuse
-> sehr effektive Förderung
Skizzieren Sie den Druckverlauf in einem Nutbuchsenextruder zwischen Einzugszone und Ende der Schnecke
Skizze
Skizzieren Sie die Schleppströmung, Druckströmung und Gesamtströmung in Schneckengang eines Nutbuchsenextruders.
Skizze
Was ist bei einem Extrusionswerkzeug für Profile mit unterschiedliche großen Querschnittsbereichen zu beachten?
Ausgleich der elastischen Rückverformung und Anpassung an Massenstrom durch kurze Werkzeugstrecken bei schmalen und lange Werkzeugstrecken bei großen Querschnitten.
Skizzieren Sie ein Stegdornhalterwerkzeug schematisch.
Skizze
Nennen Sie Möglichkeiten für die Kalibrierung eines Rohres?
Der Schmelzeschlauch muss gegen die Wand des Kalibrierrohres gedrückt werden. Dies kann durch Überdruck im Inneren oder Unterdruck von Außen geschehen. Bei der Überdruckkalibrierung muss der Schlauch durch einen innenliegenden Stopfen (fast) geschlossen werden.
Wie werden Datenträgerfolien hergestellt?
hohe Oberflächengüte und präzise Wanddicke erfordern eine Flachfolienextrusion. Als Werkzeug kommt ein Breitschlitzwerkzeug in Kombination mit Glätt- und Kühlwalzen in Frage.
Welche Elemente weist ein Breitschlitzwerkzeug zur Erzielung konstanter Wanddicken auf?
Werkzeugwiderstandskorrektur durch Kleiderbügelverteiler und Staubalken Flexible und regelbare Lippe zur Anpassung an gemessene Ist-Stärke
Wie werden Verpackungsfolien hergestellt?
geringe Oberflächengüte, Wandstärkenschwankungen möglich, hoher Durchsatz erforderlich, geringe Kosten lassen das Blasfolienverfahren als geeignet erscheinen. Werkzeug ist ein Blaskopf, die Kühlung der Schmelze erfolgt nicht durch Wasser, sondern durch Anblasen mit Druckluft.
Welche Schwierigkeiten können Wanddickenunterschiede bei der Blasfolienextrusion bereiten und wie werden sie beherrscht?
Beim Aufwickeln der Folie können sich Schwankungen zu Durchmesserunterschieden des Folienwickels summieren. Drehen der Folie beim Aufwickeln kann dies verhindern.
Beschreiben Sie den Ablauf des Blasformens.
Der Schmelzschlauch wird nach unten hängend extrudiert. DerSchlauch wird vom Werkzeug umschlossen und durch einen Blasdorn wird der Schlauch von innen mit Druckluft beaufschlagt. Er legt sich außen an das Werkzeug an und wird nach unten abgezogen.
Wie kann die Wanddicke eines Schlauchvorformlings an die Bauteilkontur des Blasformteils angepasst werden?
Der Schmelzeschlauch ergibt sich durch das Umfließen eines Kerns. Durch Variation des Austrittspalts lässt sich die Wanddicke anpassen.
Beschreiben Sie das Positiv-Thermoformen und die dabei entstehende Wanddickenverteilung.
Eine vorgeheizte Platte wird auf ein erhabenes Werkzeug gelegt und durch Unterdruck angesaugt. Die Innenseite des Teils wird konturgenau abgebildet. Der zuerst mit dem Werkzeug in Kontakt gekommene Bereich kühlt schnell ab und wird nicht verformt, bleibt also dicker.
Beschreiben Sie das Negativ-Thermoformen und die dabei entstehende Wanddickenverteilung.
Analog Positiv-Thermoformen, nur wird hier die Außenseite konturgenau abgebildet wird.
Beschreiben Sie die Korrekturmaßnahmen für beide Verfahren zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Wandstärke.
Vorstrecken, d.h. beim Thermoformen wenig verformende Bereiche werden im Rohteil/Platte dünner ausgeführt und umgekehrt. Dies kann mit einem Stempel erfolgen.
Beschreiben Sie, für welchen Zweck (Großserie, Serie, Muster,…) welche Werkzeugmaterialien angewendet werden?
- Stahlwerkzeuge für die Großserie, Ausstanzen der Fertigteile möglich
- Alu für mittlere Serien
- Epoxy-Harz-Werkzeuge für kleine Serien. Die Wärmeleitfähigkeit des Harzes kann durch Metallpulver verbessert werden.
- Holz, Gips, Schaum: Einzelstücke
Was sind Vor- und Nachteile des Handlaminierens gegenüber dem Wickeln oder Tapelegen?
Vorteil: Einfach, keine Anlagen notwendig
Nachteil: Handarbeit, aus Qualitätssicht inakzeptabel, geringere Faserdichten als beim maschinellen Wickeln.
Was wird unter dem Verfahren des Autoklavierens verstanden?
Aushärten laminierter Fasergelege. Das mit Harz getränkte Gelege wird zwischen Folien eingeschlossen und evakuiert. Dann wird bei hoher Temperatur und hohem Druck gehärtet. Vorteile in Verbindung mit maschinellem Wickeln: hohe Faserdichte, reproduzierbare Qualität
Welche chemischen und physikalischen Prinzipien werden genutzt, um Kunststoffe in Rapid-Prototyping-Verfahren zu vernetzen?
RP-Verfahren wie Fused Deposit Modeling oder selektives Lasersintern nutzen die Vernetzung erwärmter Thermoplaste RP-Verfahren wie Stereolithografie härten das Bauteil lokal aus mit einem fotosensitiven Harz.
Nennen Sie die Prozessschritte bei der Erzeugung eines RP-Bauteils aus einen 3-D-Volumenmodell, z.B. durch Laser-Stereolithografie?
-Zerlegen des Modells in Ebenen
-Generierung der Steuerungsdaten der Anlage in der Ebene
-Fertigung und Reinigung des Bauteils
ggf. Entfernen der Stützkonstruktion
Welche geometrischen Fertigungsfehler sind grundsätzlich zu unterscheiden?
Nennen Sie je ein Beispiel
Maßfehler: Längen, Abstands oder Durchmesserabweichung
Formfehler: Zylinderformfehler bei einer Welle
Lagefehler: Bohrbild versetzt
Lauffehler: Plan- oder Rundlaufabweichung
Rauheitsfehler: Oberfläche zu rauh
Worauf ist bei der Messung der Rauheit mit einem Tastschnittgerät zu achten?
Wahl der richtigen Bezugslänge/Messstrecke
Festlegung der Richtung (Drehriefen)
Spitzenradius der Tastnadel
Grenzwellenlänge zur Trennung von Rauheit und Welligkeit
Bei der Bearbeitung werden häufig Materialeigenschaften mehr oder weniger beabsichtigt geändert durch mechanische oder thermische Einflüsse. Nennen Sie 4 Beispiele.
Mechanische Eigenschaften: Erhöhung der Zugfestigkeit durch Kaltumformung
Härte: Verringerung der Härte durch Glühen, Steigerung der Härte durch Kaltumformung
Eigenspannungen: Einbringen von Eigenspannungen beim Schweißen
Chem. Zusammensetzung: Verzunderung beim Schmieden, Schlackebildung beim Gießen
Wie setzen sich die Herstellungskosten eines Produkts nach Refa zusammen und welche unternehmerischen Prozesse werden durch die Kenntnis der Herstellkosten ermöglicht?
Herstellungskosten = Materialkosten + Fertigungskosten (sehr vereinfacht)
Unternehmerische Prozesse sind:
- Preisbildung
- Make or buy-Entscheidungen
- Auswahl und Bewertung von Fertigungsalternativen
- Nachkalkulation eines produzierten Auftrags
Der Gießerfolg hängt wesentlich von einer geeigneten Auslegung des Gießsystems ab. Nennen Sie wichtige Bestandteile des Gießsystems und deren Aufgabe.
Einguss: Eintritt der Schmelze in die Gießform
Filter: Zurückhalten von Schlacke und Verunreinigungen, Beruhigung der Strömung
Lauf: Führen der Schmelze zum Anschnitt
Anschnitt: von hier aus Befüllen der Formkavität
Speiser: Ausgleich der bei der Abkühlung und Erstarrung der Schmelze stattfindenden Volumenverminderung
Was versteht man unter Lunkern? Durch welche Strategie lässt sich die Auswirkung von Lunkern reduzieren?
Lunker sind Schwindungshohlräume. Sie sollten sich vorzugsweise im abzutrennenden Gießsystem befinden oder im Gießaufmaß.
Nennen Sie vier Gusseisenwerkstoffe? Wodurch unterscheiden sich diese Werkstoffe aus metallurgischer Sicht und wie entstehen sie aus der Schmelze?
Lamellarer Grauguss, Sphäroguss und Vermikulargraphitguss:
Unterschiede liegen in der Graphitform, diese wird durch Zugabe von Legierungselementen (auch Impfen) verändert.
Temperguss: Impfen mit Wismut, Wärmebehandlung nach dem
Erstarren führt zur zerfallendem Graphit, das sich relativ gleichmäßig
im Gefüge verteilt �� verbesserte Zugfestigkeit, bedingt schweißbar
Nach welchen Kriterien (Form, Modell,…) lassen sich Gießverfahren grundsätzlich einteilen? Nennen Sie jeweils Beispiele.
Verlorene Form (Sandguss) und dauerhafte Form (Kokillenguss)
Verlorenes Modell (Feinguss) und wiederverwendbares Modell
Schwerkraftguss (Sandguss, Feinguss), Druckguss (Alu-Druckguss) und
Gießen mit erhöhter Beschleunigung (Schleuderguss)
Welche Fehler können durch die Missachtung der Regeln zum erstarrungsgerechten Konstruieren von Gussteilen entstehen?
Lunkerbildung (z.B. durch Dickenunterschiede)
Formabweichung (z.B. durch falsche Berücksichtigung der Schwindung)
Verzug (z.B. durch Eigenspannungen hervorgerufen durch ungleichmäßige Abkühlung)
Rissbildung (z.B. durch Eigenspannungen in Bereichen schärferer Kerben)
Nennen Sie drei Maßnahmen, die eine gute Bearbeitbarkeit von Gussteilen ermöglichen.
- Bearbeitungszugaben vorsehen
- Werkstoffe mit guten Zerspanungseigenschaften vorsehen
- Einspannflächen einplanen
Beschreiben Sie den Prozess des Feingießens. Wann setzt man Feingießen ein?
Feingießen ist ein Verfahren mit verlorener Form und verlorenem Modell. Ein Beispiel wäre das Wachsausschmelzverfahren mit einem Modell aus Wachs. Modelle könne auch aus Styporor hergestellt werden.
Feinguss wird angewendet zur Herstellung endformnaher Bauteile.
Was versteht man unter Kokillengießen? Nennen Sie drei Verfahren. Wann setzt man Kokillengießen ein?
Kokillengießen ist Gießen in eine dauerhafte Form, meist hergestellt aus Stahl.
Verfahren sind Druckguss, Schleudergießen, Schwerkraftkokillenguss.
Kokillenguss wird angewendet bei großen Stückzahlen auf Automatisierten Gießanlagen.
Erläutern Sie den Unterschied zwischen Druckgießen im Warmkammerund im Kaltkammerverfahren.
Warmkammerverfahren: Druckkammer liegt in der Schmelze (Blei, Zink, …)
Kaltkammerverfahren: Druckkammer liegt außerhalb der Schmelze und muss zu jedem Schuss befüllt werden
(Alu, Magnesium, …)
Wie stellt man bei Stranggießen sicher, dass der Gusswerkstoff in der Kokille erstarrt und nicht die Erstarrungsfront nach vorne aus der Kokille herausgeschoben wird?
- Hohe Kühlleistung durch Wasserkühlung der Kokille
- Steuerung der Abzugsgeschwindigkeit
Welche Gießverfahren ermöglichen gratfreie Bauteile und warum?
Gießverfahren mit einer ungeteilten, einteiligen Form wie z.B. Vollformgießen und Feingießen
Was ist Thixotrophie? Was ist bei der Erzeugung eines thixotrophen Werkstoffzustands zu beachten?
Thixotrophie ist die Eigenschaft bestimmter Stoffe, die Viskosität mit steigender Scherbeanspruchung zu verringern
(z.B. Zahncreme, Ketchup)
- Auswahl einer geeigneten Legierung, die ein Phasengemisch festflüssigzwischen Liquidus- und Soliduslinie aufweist.
- exakte Temperaturführung während des Prozesses
- Zugabe geeigneter Legierungselemente zur Kornfeinung meist
sinnvoll
Nennen Sie drei Pulververdichtungsverfahren und beschreiben Sie diese kurz.
Einseitiges Pressen: Druckbeaufschlagung von einer Seite, Dichteverteilung im Grünling ungleichmäßig
Koaxiales Pressen: beidseitige Druckbeaufschlagung, bessere Dichteverteilung im Grünling.
Isostatisches Pressen: allseitige Druckbeaufschlagung, z.B. durch ein hydraulisches Medium
Welche Vorteile bietet die Pulvermetallurgie gegenüber umformenden oder spanenden Fertigungsverfahren?
- Werkstoff muss nicht aufgeschmolzen werden
- Werkstoffausnutzung ca. 100%
- homogene Verteilung der Legierungselemente im Werkstück
- komplexe, endformahe Geometrie möglich
- definierte Porosität möglich
- Gradientenwerkstoffe möglich
Erläutern Sie das Prinzip des selektiven Lasersinterns.
Das räumliche Bauteil entsteht durch Aufschmelzen von Metallpulver. Dieser Vorgang erfolgt schichtweise.
Vorteile: Losgröße 1 Stück aus Metall herstellbar, Herstellung von Hinterschneidungen, Hohlräumen etc. möglich
Im Karosseriebau konkurriert Stahl mit den Leichbauwerkstoffen Aluminium und Magnesium. Bewerten Sie die Eignung von Stahl- Aluminium und Magnesiumblechen bezüglich ihrer Umformbarkeit und Begründen Sie Ihre Einschätzung.
- Aluminium hat ein kfz-Kristallgitter mit 24 Gleitsystemen
- Stahl (Ferrit) hat ein krz-Kristallgitter mit 12 Gleitsystemen
- Magnesium hat ein hexagonal dichtest gepacktes Kristallgitter mit 3 Gleitsystemen
Al hat die besten, Mg die schlechtesten Umformeigenschaften
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Welche chemischen und physikalischen Prinzipien werden genutzt, um Kunststoffe in Rapid-Prototyping-Verfahren zu vernetzen?
RP-Verfahren wie Fused Deposit Modeling oder selektives Lasersintern nutzen die Vernetzung erwärmter Thermoplaste RP-Verfahren wie Stereolithografie härten das Bauteil lokal aus mit einem fotosensitiven Harz.
Nennen Sie die Prozessschritte bei der Erzeugung eines RP-Bauteils aus einen 3-D-Volumenmodell, z.B. durch Laser-Stereolithografie?
-Zerlegen des Modells in Ebenen
-Generierung der Steuerungsdaten der Anlage in der Ebene
-Fertigung und Reinigung des Bauteils
ggf. Entfernen der Stützkonstruktion
