Der 3D-Druck (3DP) ist eine aufstrebende Technik zur direkten Umwandlung von 3D-CAD-Konstruktionen in physikalische Objekte unter Verwendung einer Vielzahl von Ansätzen. 3DP-Technologien sind einfache und flexible Prozesse, die die Erstellung sehr komplexer und anpassbarer 3D-Objekte in wenigen Prozessschritten ermöglichen. Dieses Seminar gibt einen Überblick über die Besonderheiten in der strukturellen Integrität von 3D-gedruckten Komponenten, die durch die aktuelle strukturelle Charakterisierung aufgezeigt werden. Sie werden die Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften von 3DP-Teilen im Vergleich zu konventionell hergestellten Teilen kennenlernen und untersuchen, wie sie ausfallen. Sie erfahren etwas über die mikrostrukturellen Gründe für dieses Verhalten und diskutieren in Gruppen, wie allgemeine Designrichtlinien entwickelt werden können. Dieses Wissen ist der Schlüssel zur Nutzung von Möglichkeiten in Form, hierarchischer, funktionaler und materieller Komplexität, die für 3DP geeignet sind, und berücksichtigt auch die Grenzen dessen, was erreicht werden kann. Grundprinzipien zur Auslgegung von Komponenten fuer den 3D Druck werden erklaert.
• Überblick über 3DP-Technologien• Pulverbett-Verschmelzungsmechanismen (Festphasen-, chemisch induzierte und Flüssigphasensintern)• Material Extrusion (Prinzipien der extrusionsbasierten 3DP. Temperatur und Ansätze)• Charakterisierungswerkzeuge geeignet für 3DP (CT, SEM, AFM, FTIR, LSM, ...)• Design für 3DP (Designregeln, Möglichkeiten in Form, hierarchische, funktionale und materielle Komplexität, Gebäudestrategien)• Strukturelle Integrität (mechanisches Verhalten, Versagen, mögliche Modelle zur Fehlervorhersage)
Methoden
Die Lehrveranstaltung is interaktiv mit kurzen Vorlesungen zu den jeweiligen Themen mit anschliessenden Diskussionen. Eine Einfuehrung in das Projekt wird am Ende des ersten Vorlesungstages gegeben. Zeit fuer individuelle Betreuung zu den Projekten wird am zweiten Vorlesungstag bereitgestellt. Die Studenten starten selbsstaendig ihre Fertigung und bekommen so praktische Erfahrung in dieser Fertigungsmethode. Mechanische Tests werden am dritten Vorlesungstag gemeinsam durchgefuehrt.
Ja nach Anzahl der Teilnehmer, werden die Studenten in Gruppen von 3-6 Personen eingeteilt und muesse ein Projekt absolvieren. In dem Projekt, werden die Studenten Ihre erlernten Kenntnisse ueber Design fuer 3D Druck sowie die mechanische Karakterisierung anwenden und Ihre Ergebnisse in einem Bericht zusammenfassen. Dieser muss auf TISS bis 1 Woche nach dem Ende der Lehrveranstaltung hochgeladen werden. Zusaetzlich gibt es eine kurze schriftliche individuelle Leistungsueberpruefung am Ende der der Lehrveranstaltung. Die Studenten werden dabei Multiple Choice Fragen beantworten.
Nicht erforderlich
Die Studenten sollten Grundkenntnisse in Mechanik, Wekstoffkunde, Thermodynamik und Chemie mitbringen. Vorkenntnisse in Computed Aided Design (CAD), Finite Elemente Modellierung (FEM) und Programmieren (Matlab oder Python) sind von Voreil.
