Industrielle Ertüchtigung des ARBURG Freiformens zur Herstellung metallischer Bauteile

In diesem Projekt konnte die industrielle Ertüchtigung des ARBURG Freeformers für die Herstel-lung von metallischen Bauteilen erzielt werden. Der Schwerpunkt lag auf der Verringerung des An-lagenverschleißes und des gleichmäßigen Volumenaustrags durch ein optimiertes Regelungssys-tem. In der ersten Phase wurde eine umfassende Bedarfsanalyse durchgeführt, die zur Qualifizie-rung eines geeigneten Feedstocks aus 316L führte. Anschließend wurden Konzepte zur Modifikati-on des Austragssystems entwickelt, um die Standzeit durch verschiedene Oberflächenbeschich-tungen zu steigern. ... mehrEin System- und Prozessmodell unter Berücksichtigung der Materialviskosität wurde erstellt. Dazu wurden verschiedene Zonen innerhalb der Einheit modelliert und eine Bezie-hung zwischen Massedruck und Volumenstrom hergestellt. Basierend auf der Modellierung wurden Fluidsimulationen durchgeführt, um das Verhalten der Schmelze in der Austragseinheit zu analysie-ren. Ein weiterer Baustein stellt der Entwurf des optimierten Regelungssystem in MATLAB Simulink dar, wobei der Schwerpunkt auf der dynamischen Regelung der Massendruckerzeugung in der Austragseinheit für eine robusteren Volumenaustrag lag. Die hochfrequente Düseninnendruckmes-sung wurde durch den Einsatz optischer Drucksensoren ermöglicht und die das Regelungssystem integriert. Abschließend wurden Lebensdauertests mit den verbesserten Prototypen der Austrags-einheit durchgeführt und komplexe Demonstratoren unter Verwendung optimierter Fertigungspa-rameter hergestellt.

In this project, the industrial improvement of the ARBURG Freeformer for the production of metal parts was achieved. The focus was on reducing wear and tear on the system and achieving a con-sistent volume output by means of an optimized control system. In the first phase, a comprehensive requirement analysis was carried out, which led to the qualification of a compatible feedstock made of 316L. Subsequently, concepts for the modification of the discharge unit were developed in order to increase the service life through different surface coatings. A system and process model con-sidering the material viscosity was created. ... mehrFor this purpose, several zones in the unit were mod-eled and a relationship between mass pressure and volume flow was established. Based on the model, fluid simulations were carried out to analyze the behavior of the melt in the discharge unit. Another element was the design of an optimized control system in MATLAB Simulink, focusing on the dynamic control of the mass pressure generation in the discharge unit for a more robust volume flow. High-frequency pressure measurement in the nozzle was made possible by the use of optical pressure sensors, which were integrated into the control system. Finally, life cycle tests were car-ried out on improved prototypes of the discharge unit and complex demonstrators were manufac-tured using optimized manufacturing parameters.