Entwicklung eines modularen 3D-Druckers. Generative Fertigungsverfahren

Inhaltsverzeichnis

1 MOTIVATION UND VORGEHENSWEISE

1.1 Motivation

1.2 Ziel der Arbeit

1.3 Vorgehensweise

2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN

2.1 Klassische Fertigungsverfahren

2.2 Generative Fertigungsverfahren

2.3 Verbreitete Druckmethoden unter Verwendung von Polymer

2.3.1 Stereolithografie

2.3.2 Fused Deposition Modeling

2.4 Gängige Materialien des Fused Deposition Modeling

2.5 Modularbauweise

2.5.1 Grundidee

2.5.2 Vorteile

2.5.3 Abgrenzung der Thematik zum vorliegenden 3D-Drucker-Projekt

3 ENTWICKLUNGSPROZESS NACH VDI 2221

3.1 Klären und präzisieren der Aufgabenstellung

3.1.1 Hauptaufgabe

3.1.2 Anforderungsliste

3.2 Ermittlung von Funktionen und Strukturen des 3D-Druckers

3.2.1 Teilfunktionen

3.2.2 Funktionsstrukturen

3.3 Lösungsprinzipien

3.3.1 Morphologischer Kasten

3.3.2 Konzept 1

3.3.3 Konzept 2

3.3.4 Konzept 3

3.3.5 Konzept 4

3.3.6 Auswertung

3.4 Produktmodellierung

3.4.1 Gliederung in realisierbare Module

3.4.2 Erstellung eines groben Modells (Prototyp)

3.5 Gestaltung der maßgebenden Module

3.5.1 Modul A

3.5.2 Modul B

3.5.3 Modul C

3.5.4 Modul D

3.5.5 Modul E

3.6 Gestaltung des gesamten Druckers

3.6.1 Feingestaltung

3.6.2 Drucker aufgebaut

3.6.3 Drucker zusammengebaut

3.6.4 Gestaltungsrichtlinien

3.7 Montageanleitung

4 FAZIT

5 AUSSICHT

6 LITERATUR

7 ANHANG

7.1 Stückliste des Druckers

7.2 Technische Zeichnungen Modul A

7.3 Technische Zeichnungen Modul B

7.4 Technische Zeichnungen Modul C

7.5 Technische Zeichnungen Modul D

7.6 Technische Zeichnungen Modul E

Zielsetzung & Themen

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines portablen und modularen FDM-3D-Druckers. Ziel der Arbeit ist es, die Vorteile einer modularen Baukastenbauweise mit der Transportfähigkeit zu vereinen, um ein Modell zu konstruieren, das sich platzsparend zerlegen und leicht transportieren lässt, ohne die funktionale Leistung eines klassischen 3D-Druckers einzubüßen.

• Methodische Entwicklung nach VDI-Richtlinie 2221
• Strukturierung in autarke, realisierbare Module (Modul A bis E)
• Konzeptvergleich mittels Nutzwertanalyse
• Detaillierte Konstruktion und CAD-Modellierung
• Erstellung einer Montage- und Demontageanleitung für den Anwender

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 MOTIVATION UND VORGEHENSWEISE: Dieses Kapitel erläutert die Beweggründe für ein modulares 3D-Druckerkonzept und definiert das Ziel der Arbeit sowie die methodische Vorgehensweise.

2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN: Es werden die theoretischen Grundlagen zu klassischen und generativen Fertigungsverfahren, insbesondere FDM, sowie die Prinzipien der Modularbauweise dargelegt.

3 ENTWICKLUNGSPROZESS NACH VDI 2221: Der Hauptteil beschreibt den gesamten Entwicklungsprozess – von der Aufgabenklärung über die Konzeptfindung mittels morphologischem Kasten und Nutzwertanalyse bis hin zur detaillierten Konstruktion und Montageanleitung.

4 FAZIT: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen, bewertet die Konformität des entwickelten Druckers mit den Anforderungen und gibt Ausblicke auf notwendige zukünftige Schritte.

5 AUSSICHT: Dieser Abschnitt behandelt Möglichkeiten für zukünftige Weiterentwicklungen und Anpassungen an neue Technologien.

6 LITERATUR: Listet die verwendeten Quellen und Richtlinien auf.

7 ANHANG: Beinhaltet die vollständige Stückliste sowie alle technischen Zeichnungen der einzelnen Module.

Schlüsselwörter

3D-Druck, FDM, Modularbauweise, VDI 2221, Produktentwicklung, Konstruktion, Portabilität, Nutzwertanalyse, Prototyp, CAD, Schrittmotor, Extruder, Baukasten, Fertigungsverfahren, Mechanik.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit behandelt die Entwicklung eines portablen und modularen 3D-Druckers, der sich für den Transport in einzelne Module zerlegen lässt.

Was sind die zentralen Themenfelder?

Die Themen umfassen generative Fertigungsverfahren (FDM), Modularisierung von Konstruktionen sowie den methodischen Entwicklungsprozess nach VDI 2221.

Was ist das primäre Ziel der Arbeit?

Das Ziel ist die Erstellung eines funktionsfähigen 3D-Drucker-Konzepts, das transportfähig ist und dessen Modulstruktur eine einfache Montage, Wartung und Erweiterbarkeit ermöglicht.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Die Arbeit folgt dem strukturierten Entwicklungsprozess nach der VDI-Richtlinie 2221, unterstützt durch einen morphologischen Kasten und eine Nutzwertanalyse zur Konzeptbewertung.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Im Hauptteil (Kapitel 3) werden die Aufgabenstellung, die Funktionsstrukturen, verschiedene Lösungskonzepte, die Produktmodellierung, die Gestaltung der Module sowie die finale Montageanleitung ausführlich dokumentiert.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Zu den wichtigsten Begriffen gehören 3D-Druck, Modularbauweise, VDI 2221, Konstruktion, Portabilität und Nutzwertanalyse.

Warum wurde Konzept 4 für die weitere Entwicklung ausgewählt?

Konzept 4 erzielte in der Nutzwertanalyse die höchste Punktzahl, da es den besten Kompromiss aus Modularität, Stabilität und einfacher Demontage bietet.

Wie trägt die modulare Struktur zur Portabilität bei?

Durch die Zerlegung in autarke Baugruppen (Module) kann der Bauraum des Druckers für den Transport signifikant verkleinert werden, was eine einfache Lagerung in einem Koffer ermöglicht.