Verfügbarkeit: Industrielle Fertigung | Technische Universität München

Industrielle Fertigung: Fertigungsverfahren, Mess- und Prüftechnik

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Beteiligte Personen:	Heine, Burkhard (VerfasserIn), Schmid, Dietmar 1941- (VerfasserIn), Dambacher, Michael (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Haan-Gruiten Verlag Europa-Lehrmittel 2021
Ausgabe:	9., neubearbeitete Auflage
Schriftenreihe:	Bibliothek des technischen Wissens
Schlagwörter:	Prüftechnik Fertigungsmesstechnik Fertigungstechnik Industrielle Fertigung Messtechnik Werkstücke Fertigungsverfahren Produktion FS Technik Metall FS Fachschule für Technik (alle Fachrichtungen) Metallberufe Industrie Maschinenbau Werkstoff- und Fertigungstechnik
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Umfang:	894 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783808553688 3808553685

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Datensatz im Suchindex

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adam_text	4 INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS FERTIGUNGSVERFAHREN 1 EINFUEHRUNG IN DIE INDUSTRIELLE FERTIGUNGSTECHNIK 9 1.1 FERTIGUNGSTECHNIK ALS EINE TRIEBFEDER DER MENSCHHEIT ........................................................ 9 1.2 DIE FERTIGUNGSVERFAHREN IM UEBERBLICK ....... 11 1.3 ENTWICKLUNGSPHASEN DER INDUSTRIELLEN TECHNIK ....................................... 14 1.4 INDUSTRIE 4.0 ...................................................... 16 1.5 AKTUELLE ZIELE UND ENTWICKLUNGEN ............... 18 1.5.1 WERKZEUGMASCHINEN ......................................... 18 1.5.2 FERTIGUNGSVERFAHREN .......................................... 20 1.5.3 LEICHTBAU ............................................................. 22 1.5.4 ENERGIEEFFIZIENZ UND RESSOURCENEFFIZIENZ ...... 23 1.6 GESCHWINDIGKEIT UND QUALITAET ....................... 24 1.7 MANAGEMENT .................................................... 26 1.7.1 PRODUKTDATENMANAGEMENT (PDM) ................... 26 1.7.2 ERP ...................................................................... 26 1.7.3 MANUFACTURING-EXECUTION-SYSTEME - MES ...... 27 1.7.4 LIEFERKETTEN-MANAGEMENT ................................. 28 2 FERTIGEN MIT METALLEN 29 2.1 GIESSEREITECHNIK ................................................ 29 2.1.1 GEGOSSENE BAUTEILE .......................................... 29 2.1.2 GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG ............................... 32 2.1.3 BEGRIFFE, BEZEICHNUNGEN ................................... 37 2.1.3.1 UNTERSCHEIDUNGNACHWERKSTOFFEN .................... 37 2.1.3.2 UNTERSCHEIDUNG NACH MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN .................................................... 37 2.1.3.3 UNTERSCHEIDUNG NACH GIESSVERFAHREN ................. 38 2.1.3.4 ART DER FORMFUELLUNG ............................................. 39 2.1.3.5 ART DES VERGIESSENS .............................................. 40 2.1.3.6 PRUEFEN DER SCHMELZE ........................................... 41 2.1.4 GUSSWERKSTOFFE .................................................. 42 2.1.5 GIESSVERFAHREN .................................................... 46 2.1.5.1 SANDGIESSVERFAHREN .............................................. 46 2.1.5.2 SCHWERKRAFTKOKILLENGIESSEN ................................. 48 2.1.5.3 NIEDERDRUCKKOKILLENGIESSEN ................................. 49 2.1.5.4 SCHLEUDERGIESSEN ................................................. 49 2.1.5.5 FEINGIESSEN ........................................................... 50 2.1.5.6 DRUCKGIESSEN ......................................................... 51 2.1.5.7 WEITERE GIESSVERFAHREN ....................................... 55 2.1.5.8 VERGLEICH DER GIESSVERFAHREN ............................... 56 2.1.6 FORMTECHNIK ......................................................... 58 2.1.6.1 UEBERSICHT .............................................................. 58 2.1.6.2 GRUNDLAGEN ........................................................... 59 2.1.6.3 MODELLARTEN .......................................................... 61 2.1.6.4 HANDFORMEN ......................................................... 62 2.1.6.5 MASCHINENFORMEN ............................................... 64 2.1.6.6 FORMANLAGEN ........................................................ 67 2.1.6.7 KERNE ..................................................................... 68 2.1.6.8 DIREKTE HERSTELLUNG VON FORMEN UND KERNEN.. 70 2.1.6.9 FORMSTOFFE ............................................................ 71 2.1.7 ANFORDERUNGEN AN GUSSTEILE UND FERTIGUNGS BEDINGUNGEN ..................................... 72 2.1.71 EINLEITUNG ............................................................ 72 2.1.72 VOLLSTAENDIGKEIT .................................................... 72 2.1.73 VERMEIDEN VON KALTFLIESSSTELLEN ........................ 73 2.1.74 VERMEIDEN INNERER HOHLRAEUME ......................... 74 2.1.75 MASSHALTIGKEIT ..................................................... 75 2.1.76 MASSBESTAENDIGKEIT .............................................. 76 2.1.77 KORROSIONSFESTIGKEIT .......................................... 77 2.1.78 OBERFLAECHENBESCHAFFENHEIT .............................. 77 2.1.8 EIGENSCHAFTEN METALLISCHER WERKSTOFFE ........... 78 2.1.8.1 VOLUMENEIGENSCHAFTEN ....................................... 78 2.1.8.2 WERKSTOFFKENNWERTE IM VERGLEICH ..................... 80 2.1.8.3 DIE LAENGENAUSDEHNUNG .................................... 81 2.1.8.4 EIGENSCHAFTSAENDERUNGEN BEIM UEBERGANG FLUESSIG-FEST ....................................................... 81 2.1.8.5 DICHTE BEI LEGIERUNGEN ..................................... 81 2.1.8.6 AUFTEILEN DES VOLUMENDEFIZITS .......................... 82 2.1.8.7 ENTSTEHEN EINES INNENDEFIZITS .......................... 82 2.1.8.8 ENTSTEHEN VON LUFT UND GASEINSCHLUESSEN BEI DER FORMFUELLUNG ............................................ 84 2.1.8.9 ENTSTEHEN VON SPANNUNGEN UND RISSEN ........ 86 2.1.8.10 SCHWINDUNG DER GUSSTEILE IN FESTEM ZUSTAND 87 2.1.8.11 THERMISCHE EIGENSCHAFTEN DER GIESSWERKSTOFFE .................................................. 89 2.1.9 WAERMEABFUHR AN FORMEN ................................. 92 2.1.9.1 WAERMEUEBERGANG VON DER SCHMELZE ZUR FORM. 92 2.1.9.2 WAERMEBILANZ EINER FORM .................................. 92 2.1.9.3 WAERMEDURCHGANGSZAHL ...................................... 93 2.1.9.4 SCHLICHTEN ............................................................ 94 2.1.9.5 ABKUEHLKURVEN FUER GUSSTEILE .............................. 94 2.1.9.6 KONTAKTTEMPERATUR IN DER GRENZFLAECHE VON SCHMELZE/GUSSTEIL ZUR FORM ............................. 95 2.1.9.7 WAERMEFLUSS IM SYSTEM SCHMELZE/GUSSTEIL ZUR FORM .............................................................. 96 2.1.9.8 WAERMELEITUNG IN EINEM KOERPER UND BILDUNG DER RANDSCHALE ..................................... 96 2.1.9.9 ERMITTLUNG DER ERSTARRUNGSZEIT ......................... 97 2.1.9.10 DER ERSTARRUNGSMODUL ....................................... 98 2.1.10 SPEISERTECHNIK .................................................... 99 2.1.10.1 ART DER SPEISER ................................................... 99 2.1.10.2 POSITION UND GEOMETRIE DER SPEISER ............... 100 2.1.10.3 FORMSTOFF ZUM ABFORMEN DER SPEISER ............. 100 2.1.10.4 ANFORDERUNGEN AN SPEISER ................................ 102 2.1.10.5 METALLOSTATISCHER DRUCK .................................... 103 2.1.10.6 ABTRENNEN DER SPEISER ...................................... 104 2.1.10.7 ABHAENGIGKEIT DES SPEISUNGSVOLUMENS VON THERMISCHEN VERHAELTNISSEN ........................ 105 2.1.10.8 BELUEFTUNG INNENLIEGENDER SPEISER .................... 105 2.1.11 FORMFUELLVORGAENGE ............................................... 106 2.1.12 STROEMUNGSVORGAENGE DER SCHMELZE .................... 109 2.1.12.1 SCHWERKRAFTGIESSEN ............................................. 109 2.1.12.2 DRUCKGIESSEN ....................................................... 110 2.1.12.3 SCHLEUDERGIESSEN ................................................ 110 2.1.12.4 AUFBAU EINES GIESSSYSTEMS ............................... 110 2.1.12.5 STAUFUELLUNG UND STRAHLFUELLUNG ........................... 113 2.1.13 SIMULATION DER FORMFUELLUNG .............................. 114 2.2 PULVERMETALLURGIE (PM) ................................... 115 2.2.1 METALLPULVER ....................................................... 115 2.2.2 DIE HERSTELLUNG PULVERMETALLURGISCHER WERKSTUECKE ......................................................... 117 2.2.2.1 AUFBEREITEN DER METALLPULVER ........................... 117 2.2.2.2 PRESSEN DER GRUENLINGE ...................................... 118 2.2.2.3 SINTERN ................................................................. 120 2.2.2.4 NACHBEHANDLUNG ................................................ 122 2.2.3 PULVERSPRITZGIESSEN ............................................. 123 2.2.4 SINTERWERKSTOFFE UND SINTERWERKSTUECKE .......... 124 2.2.5 GESTALTUNG ........................................................... 124 2.3 GALVANISCHE VERFAHREN .................................... 125 2.3.1 GALVANOFORMUNG ................................................. 125 2.3.2 LITHOGRAPHIE-GALVANIK-ABFORMUNG (LIGA) ....... 125 2.4 UMFORMTECHNIK ................................................ 126 2.4.1 UEBERSICHT ............................................................. 126 2.4.2 GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG .............................. 128 2.4.3 METALLKUNDLICHE GRUNDLAGEN ............................. 129 2.4.4 DRUCKFORMEN ...................................................... 133 2.4.4.1 WARMWALZEN ...................................................... 133 2.4.4.2 DER VORGANG DES WALZENS .................................. 133 2.4.4.3 WALZVERFAHREN .................................................... 135 2.4.4.4 FREIFORMEN, UEBERSICHT ....................................... 138 2.4.4.5 GESENKSCHMIEDEN ............................................ 141 2.4.4.6 EINDRUECKEN ......................................................... 145 2.4.4.7 DURCHDRUECKEN ..................................................... 147 INHALTSVERZEICHNIS 5 2.4.5 ZUGDRUCKUMFORMEN ........................................... 152 2.4.5.1 GLEITZIEHEN .......................................................... 152 2.4.5.2 TIEFZIEHEN ............................................................ 154 2.4.5.3 DRUECKEN ................................................................ 156 2.4.6 ZUGUMFORMEN .................................................... 157 2.4.6.1 LAENGEN ................................................................. 157 2.4.6.2 WEITEN ................................................................ 157 2.4.6.3 TIEFEN ................................................................... 158 2.4.7 BIEGEN ................................................................. 161 2.4.71 PHYSIKALISCH-TECHNISCHER VORGANG ..................... 161 2.4.72 BIEGEVERFAHREN ................................................... 162 2.4.8 SCHUBUMFORMEN ................................................ 164 2.4.9 PRESSMASCHINEN ................................................. 165 2.4.9.1 WEGGEBUNDENE PRESSMASCHINEN .................... 165 2.4.9.2 KRAFTGEBUNDENE PRESSMASCHINEN ..................... 167 2.4.9.3 ARBEITSGEBUNDENE PRESSMASCHINEN ................ 168 2.4.9.4 SERVOPRESSEN ...................................................... 168 2.5 SPANLOSES TRENNEN UND ABTRAGEN ................. 169 2.5.1 MECHANISCHES ZERTEILEN .................................... 169 2.5.1.1 SCHERSCHNEIDEN .................................................. 169 2.5.1.2 BRUCHTRENNEN (CRACKEN) ...................................... 171 2.5.1.3 CNC-STANZEN ....................................................... 172 2.5.1.4 WASSERSTRAHLSCHNEIDEN ..................................... 173 2.5.1.5 ABTRAGEN UND MODIFIZIEREN DURCH STRAHLEN ...... 174 2.5.2 THERMISCHES TRENNEN UND ABTRAGEN ................. 175 2.5.2.1 TRENNEN MIT BRENNGAS/SAUERSTOFF-FLAMME ..... 175 2.5.2.2 TRENNEN MIT LICHTBOGEN .................................... 176 2.5.2.3 TRENNEN MIT PLASMA ........................................... 177 2.5.2.4 TRENNEN MIT ELEKTRONENSTRAHL ............................ 177 2.5.2.5 TRENNEN UND BEARBEITEN MIT LASERSTRAHL .......... 177 2.5.3 ABTRAGEN DURCH FUNKENEROSION ........................ 178 2.5.4 ELEKTROCHEMISCHES ABTRAGEN (ECM) ............... 184 2.5.5 ULTRASCHALLEROSION ............................................... 188 2.6 ZERSPANTECHNIK ................................................. 189 2.6.1 EINFUEHRUNG .......................................................... 189 2.6.1.1 SPANBILDUNG ........................................................ 192 2.6.1.2 ZERSPANUNGSKRAEFTE ............................................. 195 2.6.1.3 ZERSPANUNGSLEISTUNG .......................................... 197 2.6.1.4 WERKZEUGVERSCHLEISS ........................................... 198 2.6.1.5 STANDZEIT ............................................................. 201 2.6.2 SCHNEIDSTOFFE ........................................................ 206 2.6.2.1 UEBERSICHT ............................................................... 206 2.6.2.2 SCHNEIDSTOFFEIGENSCHAFTEN ..................................207 2.6.2.3 SCHNELLARBEITSSTAEHLE .............................................208 2.6.2.4 HARTMETALLE ........................................................... 210 2.6.2.5 CERMETS ............................................................... 211 2.6.2.6 KERAMISCHE SCHNEIDSTOFFE UND DIAMANT ........... 212 2.6.2.7 AUSWAHLKRITERIEN ..................................................216 2.6.2.8 KLASSIFIZIERUNG DER SCHNEIDSTOFFE .......................218 2.6.3 ZERSPANBARKEIT ..................................................... 221 2.6.3.1 TECHNOLOGISCHE BESCHREIBUNG ............................ 221 2.6.3.2 ZERSPANBARKEIT DER STAHLWERKSTOFFE ................. 221 2.6.3.3 LEGIERTER STAHL .......................................................222 2.6.3.4 NICHTROSTENDE STAEHLE ...........................................223 2.6.3.5 GUSSEISENWERKSTOFFE ........................................... 224 2.6.3.6 SCHWER ZERSPANBARE WERKSTOFFE ........................225 2.6.3.7 GRAPHIT .................................................................. 225 2.6.3.8 ALUMINIUM-LEGIERUNGEN ...................................... 226 2.6.3.9 KUNSTSTOFFE ............................................................ 227 2.6.3.10 VERBUNDWERKSTOFFE (COMPOSITES) ...................... 227 2.6.3.10 BEARBEITUNG HARTER EISENWERKSTOFFE ................. 228 2.6.4 DREHEN .................................................................. 230 2.6.4.1 ALLGEMEINES .......................................................... 230 2.6.4.2 SCHNITTGROESSEN BEIM DREHEN ................................ 231 2.6.4.3 INNENAUSDREHEN ................................................... 236 2.6.4.4 ABSTECH UND EINSTECHDREHEN ............................ 238 2.6.4.5 BESONDERE DREHVERFAHREN ................................... 240 2.6.5 BOHREN ................................................................. 241 2.6.5.1 BOHRVORGANG UND EIGENSCHAFTEN ........................ 241 2.6.5.2 BOHRWERKZEUGE .....................................................247 2.6.5.3 TIEFBOHREN ........................................................... 249 2.6.5.4 AUSSTEUERWERKZEUGE ........................................ 255 2.6.6 REIBEN UND FEINBOHREN ......................................256 2.6.7 FRAESEN ..................................................................257 2.6.7.1 FRAESVERFAHREN .....................................................257 2.6.72 SCHNITTGROESSEN BEIM FRAESEN ................................ 258 2.6.73 BESONDERE FRAESVERFAHREN ...................................263 2.6.8 MASCHINELLE GEWINDEHERSTELLUNG ...................... 266 2.6.8.1 ALLGEMEINES .......................................................266 2.6.8.2 INNENGEWINDEFRAESEN ..........................................267 2.6.8.3 GEWINDEDREHFRAESEN ...........................................269 2.6.8.4 GEWINDEWIRBELN .................................................270 2.6.8.5 GEWINDEDREHEN ................................................. 270 2.6.9 RAEUMEN ................................................................273 2.6.10 HOBELN UND STOSSEN ............................................. 275 2.6.11 HOCHGESCHWINDIGKEITSBEARBEITUNG ................. 276 2.6.11.1 UEBERSICHT ............................................................. 276 2.6.11.2 TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND .............................. 278 2.6.11.3 PROZESSKETTE UND KOMPONENTEN ....................... 279 2.6.11.4 SCHNITTDATEN ......................................................... 280 2.6.11.5 BEARBEITUNGSSTRATEGIE .........................................280 2.6.11.6 SOFTWARE UND PROGRAMMIERUNG ......................... 284 2.6.11.7 HSC-WERKZEUGE .................................................. 285 2.6.11.8 SCHNEIDSTOFFE ....................................................... 286 2.6.11.9 WERKZEUGAUFNAHME ............................................ 287 2.6.11.10 UNWUCHT ............................................................... 289 2.6.12 KUEHLSCHMIERUNG .................................................. 291 2.6.12.1 KUEHLSCHMIERSTOFFE (KSS) .....................................292 2.6.12.2 AUFBEREITUNG UND ENTSORGUNG ............................ 295 2.6.13 MINIMALMENGENSCHMIERUNG (MMS) ............... 296 2.6.14 TROCKENBEARBEITUNG ............................................. 298 2.6.15 SCHLEIFEN .............................................................. 300 2.6.15.1 SCHLEIFVERFAHREN .................................................. 300 2.6.15.2 SCHLEIFPROZESS .................................................... 301 2.6.15.3 SCHLEIFKORN ...........................................................302 2.6.15.4 SCHLEIFMITTEL .........................................................303 2.6.15.5 SCHLEIFKORNGROESSE (SCHLEIFMITTELKOERNUNG) ...........305 2.6.15.6 SCHLEIFMITTELBINDUNG ........................................... 306 2.6.15.7 HAERTE UND GEFUEGE ............................................... 307 2.6.15.8 SCHLEIFTECHNISCHES GRUNDPRINZIP ........................ 308 2.6.15.9 SCHNITTWERTE BEIM SCHLEIFEN ..............................309 2.6.15.10 SCHNITTKRAFT UND SCHNITTLEISTUNG BEIM SCHLEIFEN ................................................... 310 2.6.15.11 ABRICHTEN VON SCHLEIFKOERPERN ........................... 311 2.6.16 LAEPPEN .................................................................. 312 2.6.17 HONEN ................................................................... 313 2.6.18 ENTGRATEN ........................................................... 314 2.6.18.1 ALLGEMEINES ......................................................... 314 2.6.18.2 ENTGRATVERFAHREN .................................................315 2.6.19 WERKZEUGMASCHINEN ......................................... 316 2.6.19.1 FRAESMASCHINEN ..................................................... 316 2.6.19.2 DREHMASCHINEN ................................................... 336 2.6.19.3 SCHLEIFMASCHINEN ................................................ 338 2.6.19.4 SAEGEMASCHINEN ................................................... 341 2.6.20 WERKSTUECKSPANNTECHNIK .....................................342 2.6.20.1 MECHANISCHE SPANNSYSTEME ............................. 343 2.6.20.2 HYDRAULISCHE UND PNEUMATISCHE SPANN SYSTEME ................ 344 2.6.20.3 VAKUUM-SPANNSYSTEME ..................................... 345 2.6.20.4 MAGNETSPANNTECHNIK ........................................... 347 2.6.20.5 GEFRIERSPANNTECHNIK ............................................ 347 2.7 WAERMEBEHANDLUNG VON STAHL ....................... 350 2.7.1 DURCHHAERTEN ......................................................... 350 2.7.2 OBERFLAECHENHAERTEN ..............................................353 2.72.1 OBERFLAECHENHAERTEN DURCH WAERMEBEHANDLUNG . 353 2.72.2 HAERTEN DURCH CHEMISCHE VERAENDERUNG DER RANDSCHICHT ................................................... 354 2.7.3 GLUEHEN VON STAEHLEN ............................................ 356 6 INHALTSVERZEICHNIS 3 FERTIGEN MIT NICHTMETALLEN 357 3.1 PRODUKTE AUS KUNSTSTOFFEN .............................. 357 3.1.1 KUNSTSTOFFE ...........................................................357 3.1.1.1 EINTEILUNG UND ARTEN ............................................ 357 3.1.1.2 BAUTEILGESTALTUNG ................................................. 363 3.1.2 FERTIGUNGSVERFAHREN ............................................ 364 3.1.2.1 EXTRUDIEREN ............................................................ 365 3.1.2.2 FOLIENBLASEN .......................................................... 367 3.1.2.3 KALANDRIEREN .......................................................... 368 3.1.2.4 SPRITZGIESSEN .......................................................... 369 3.1.2.5 VARIANTEN DES SPRITZGIESSENS ................................ 375 3.1.2.6 SIMULATION DES SPRITZGIESSPROZESSES ................ 377 3.1.2.7 HOHLKOERPERBLASEN (BLASFORMEN) ........................... 380 3.1.2.8 SCHAEUMEN ............................................................ 381 3.1.2.9 THERMOFORMEN ..................................................... 382 3.2 FASERVERSTAERKTE KUNSTSTOFFE (FVK) ................ 383 3.2.1 EINTEILUNG UND ARTEN ........................................... 384 3.2.2 BAUTEILGESTALTUNG ................................................ 386 3.2.3 FVK-FERTIGUNGSVERFAHREN ..................................... 389 3.2.3.1 WARMPRESSEN ....................................................... 389 3.2.3.2 FASERSPRITZEN ....................................................... 391 3.2.3.3 HANDLAMINIEREN ..................................................... 392 3.2.3.4 RESIN TRANSFER MOLDING (RTM) (HARZINJEKTIONSVERFAHREN) .................................... 393 3.2.3.5 VAKUUMINFUSION ..................................................... 394 3.2.3.6 FASERWICKELN ......................................................... 395 3.2.3.7 PREPREG-TECHNIKEN ................................................. 396 3.3 PRODUKTE AUS KERAMIK ...................................... 397 3.3.1 EINFUEHRUNG UND GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG.... 397 3.3.2 BAUTEILE AUS SILIKATKERAMIK ................................ 399 3.3.2.1 ROHSTOFFE .............................................................. 399 3.3.2.2 AUFBEREITUNG ....................................................... 401 3.3.2.3 FORMGEBUNG .......................................................... 402 3.3.2.4 ZWISCHENBEARBEITUNG ........................................... 402 3.3.2.5 SINTERN .................................................................... 403 3.3.2.6 OBERFLAECHENMODIFIKATION ...................................... 406 3.3.3 PRODUKTE AUS NICHTSILIKATKERAMIK ....................... 406 3.3.3.1 GEWINNUNG DER ROHSTOFFE ................................... 408 3.3.3.2 AUFBEREITUNG .........................................................412 3.3.3.3 FORMGEBUNG .......................................................... 415 3.3.3.4 ZWISCHENBEARBEITUNG ........................................... 418 3.3.3.5 HOCHTEMPERATURBEHANDLUNG ............................... 420 3.3.3.6 ENDBEARBEITUNG ..................................................... 427 3.4 PRODUKTE AUS SILIKATGLAS ................................... 428 3.4.1 GESCHICHTE DER SILIKATGLAESER ............................... 428 3.4.2 SILIKATGLAESER HEUTE ............................................... 430 3.4.3 ROHSTOFFE UND AUFBEREITUNG ............................... 431 3.4.3.1 ROHSTOFFE ............................................................... 431 3.4.3.2 AUFBEREITUNG ......................................................... 432 3.4.4 SCHMELZEN UND RAFFINIEREN ................................ 433 3.4.4.1 SCHMELZEN ............................................................. 433 3.4.4.2 RAFFINIEREN ............................................................ 434 3.4.5 URFORMGEBUNG ...................................................... 434 3.4.5.1 URFORMGEBUNG UNTER SCHWERKRAFT ....................... 435 3.4.5.2 URFORMGEBUNG UNTER DRUCKANWENDUNG ............. 436 3.4.5.3 TEMPERUNG ....................................................... ....438 3.3.5.4 URFORMEN DURCH PULVERTECHNOLOGIE ...................... 439 3.4.6 SPANLOSE FORMGEBUNG ........................................ 439 3.4.7 SPANABHEBENDE FORMGEBUNG ........................... 440 3.4.8 FUEGEN .................................................................. 440 3.4.9 OBERFLAECHENMODIFIKATION .................................... 440 4 FUEGEN, MODIFIZIEREN UND MONTIEREN 443 4.1 FUEGEN ................................................................... 443 4.1.1 UEBERSICHT .............................................................. 443 4.1.2 ZUSAMMENSETZEN, ANPRESSEN UND EINPRESSEN __________ 444 4.1.2.1 ZUSAMMENSETZEN _________________ 444 4.1.2.2 ANPRESSEN UND EINPRESSEN ................................. 445 4.1.3 UMFORMEN, URFORMEN UND FUELLEN ....................... 449 4.1.3.1 UMFORMEN ............................................................. 449 4.1.3.2 URFORMEN ............................................................... 452 4.1.3.3 FUELLEN ..................................................................... 453 4.1.4 TEXTILES FUEGEN ...................................................... 454 4.1.4.1 FUEGEN ZUR HERSTELLUNG VON ROHWARE ................ 454 4.1.4.2 FUEGEN ZUR HERSTELLUNG VON FERTIGPRODUKTEN.... 456 4.1.5 STOFFSCHLUESSIGES FUEGEN .. .................................... 459 4.1.5.1 FUEGETECHNIKEN IN EINER UEBERSICHT ....................... 459 4.1.5.2 SCHWEISSEN VON METALLEN .................................... 460 4.1.5.3 PRESSSCHWEISSVERFAHREN ....................................... 462 4.1.5.4 SCHMELZSCHWEISSVERFAHREN .................................. 473 4.1.5.5 SCHWEISSEN POLYMERER WERKSTOFFE ...................... 488 4.1.5.6 LOETEN ...................................................................... 490 4.1.5.7 KLEBEN .................................................................... 496 4.2 OBERFLAECHENMODIFIKATION VON BAUTEILEN ..... 501 4.2.1 VORBEHANDLUNG ................................................... 501 4.2.1.1 ENTFERNEN VON BELAEGEN .........................................502 4.2.1.2 AKTIVIERUNG VON OBERFLAECHEN ............................... 504 4.2.1.3 GLAETTEN VON OBERFLAECHEN ..................................... 505 4.2.1.4 EIGENSPANNUNGEN ................................................ 505 4.2.1.5 AUFRAUEN VON OBERFLAECHEN .................................. 506 4.2.2 OBERFLAECHENMODIFIKATION ..................................... 507 4.2.2.1 MODIFIKATION DURCH DIFFUSION ............................... 508 4.2.2.2 MODIFIKATION UNTER VERWENDUNG EINES FLUESSIGEN ELEKTROLYTEN .......................................... 509 4.2.2.3 MODIFIKATION UNTER VERWENDUNG DES SCHMELZFLUESSIG ODER GELOEST VORLIEGENDEN SCHICHTWERKSTOFFS ................................................514 4.2.2.4 BESCHICHTEN AUS DER GAS ODER DAMPFPHASE .. 522 4.2.3 NACHBEHANDLUNG ..................................................526 4.2.3.1 REDUZIERUNG DES GELOESTEN WASSERSTOFFS ..........526 4.2.3.2 KONSERVIEREN ......................................................... 526 4.2.4 ENTFERNEN VON SCHICHTEN .....................................527 4.2.5 THERMISCHES ENTGRATEN (TEM) ...........................528 4.3 MONTAGETECHNIK ................................................. 529 4.3.1 GRUNDLAGEN ........................................................... 529 4.3.2 DER MATERIALFLUSS ..................................................532 4.3.2.1 LAGERN ....................................................................532 4.3.2.2 PUFFERN ...................................................................533 4.3.2.3 BUNKERN ................................................................. 534 4.3.2.4 MAGAZINIEREN ........................................................ 535 4.3.2.5 FOERDERN ................................................................... 536 4.3.3 MONTAGEARBEITSPLAETZE ......................................... 539 4.3.3.1 MANUELLE MONTAGE ............................................... 539 4.3.3.2 MASCHINELLE MONTAGE ..........................................542 4.3.3.3 MONTAGE 4.0 ........................................................543 4.3.4 MONTAGEPLANUNG ................................................... 544 5 ROBOTER IM FERTIGUNGSPROZESS 545 5.1 EINFUEHRUNG ZUR ROBOTERTECHNIK ...........................545 5.2 EINTEILUNG ............................................................ 546 5.3 KINEMATISCHER AUFBAU ..................................... 547 5.4 ROBOTERPROGRAMMIERUNG ................................551 5.5 KOORDINATENSYSTEME ......................................... 554 5.6 ROBOTERSENSORFUEHRUNG .................................... 555 5.7 BEARBEITUNGSAUFGABEN .................................... 557 6 LASER IN DER FERTIGUNGSTECHNIK 559 6.1 GRUNDLAGEN ZUR LASERTECHNIK ........................... 559 6.1.1 WICHTIGE LASERARTEN ZUR BEARBEITUNG.. ............. 559 6.1.2 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN. .............................. 560 6.1.3 AUFBAU VON LASERSTRAHLQUELLEN ........................ 561 6.1.4 BETRIEBS-UND WARTUNGSKOSTEN ........................... 564 6.1.5 STRAHLFUEHRUNG ZUM BEARBEITUNGSORT ................ 564 6.1.5.1 STRAHLFUEHRUNG MIT LICHTLEITKABEL (LLK) ............ . 564 6.1.5.2 STRAHLFUEHRUNG ALS FREISTRAHL ............................... 566 6.1.5.3 WELDING-ON-THE-FLY .................... 566 INHALTSVERZEICHNIS 7 6.1.6 STRAHLFORMUNG AM BEARBEITUNGSORT ................. 6.1.7 STRAHLQUALITAET ...................................................... 6.2 WERKSTUECKBEARBEITUNG ................................... 6.2.1 GRUNDLAGEN ......................................................... 6.2.1.1 FOKUSSIERUNG ...................................................... 6.2.1.2 VERSCHMUTZUNGSSCHUTZ ..................................... 6.2.1.3 ABSORPTION .......................................................... 6.2.2 LASERANWENDUNGEN .......................................... 6.2.2.1 LASERSCHWEISSEN ................................................. 6.2.2.2 LASERSCHNEIDEN .................................................. 6.2.2.3 LASERBOHREN ....................................................... 6.2.2.4 LASERLOETEN .......................................................... 6.2.2.5 LASERBEARBEITEN VON DIAMANTWERKZEUGEN .... 6.2.2.6 LASERBESCHRIFTEN UND LASERSTRUKTURIEREN ....... 6.2.2.7 LASERHAERTEN ........................................................ 6.2.2.8 LASERBESCHICHTEN .............................................. 7 3D-DRUCK (ADDITIVE FERTIGUNG, AM) 7.1 ALLGEMEINES ...................................................... 7.2 ZIELE .................................................................... 7.3 AM-VERFAHREN ................................................... 7.3.1 STEREOLITHOGRAPHIE (STL) .................................... 7.3.2 LASERSINTERN (LS) ................................................ 7.3.3 FUSED LAYER MODELING (FLM) ........................... 7.3.4 MATERIAL-JETTING UND BINDER-JETTING ................... 7.3.5 BIOPLOTTER, HERSTELLUNG MEDIZINISCHER IMPLANTATE .......................................................... 7.4 RAPID MANUFACTURING (RM) ............................. MESS UND PRUEFTECHNIK 8 FERTIGUNGSMESSTECHNIK 8.1 GRUNDLAGEN DER GEOMETRISCHEN MESS TECHNIK .............................................. 8.1.1 MESSABWEICHUNGEN .......................................... 8.1.1.1 ORDNUNG VON MESSABWEICHUNGEN .................. 8.1.1.2 MESSABWEICHUNGEN DURCH GEOMETRISCHE EINFLUESSE ............................................................. 8.1.1.3 VERFORMUNGEN DURCH EIGENGEWICHT, MESSKRAFT, SPANNKRAFT ....................................... 8.1.1.4 TEMPERATUREINFLUSS ........................................... 8.1.1.5 ABWEICHUNGEN DURCH SCHWINGUNGEN .............. 8.2 DIE GEOMETRISCHE PRODUKTSPEZIFIKATION (GPS) .................................................................. 8.2.1 DAS KONZEPT ZUR TOLERIERUNG VON BAUTEILEN .... 8.2.2 GPS-GRUNDNORMEN ............................................ 8.2.3 ELEMENTARE GRUNDSAETZE DES GPS-SYSTEM - DAS PRINZIP DES YYAUFRUFENS ............................ 8.2.4 MASSE UND AUSGLEICHSGEOMETRIEN ................... 8.3 MASSVERICOERPERUNGEN ........................................ 8.3.1 ENDMASSE ............................................................. 8.3.1.1 PARALLELENDMASSE ................................................ 8.3.2 MASSSTAEBE UND DREHGEBER ................................. 8.3.2.1 STRICHMASSE .......................................................... 8.3.2.2 INKREMENTALMASSSTAEBE ....................................... 5.3.2.3 ABSOLUTMASSSTAEBE .............................................. 8.4 FORM UND LAGEBESTIMMUNG ........................ 8.4.1 GERADE ................................................................ 8.4.2 EBENE .................................................................. 8.4.2.1 MESSPLATTEN ........................................................ 5.4.2.2 EBENHEITSPRUEFUNG .............................................. 8.4.3 KREIS, ZYLINDER ................................................... 8.4.4 WINKELVERKOERPERUNGEN ...... ............................... 8.4.4.1 RECHTER WINKEL ..................... ............................ 8.4.4.2 BELIEBIGE WINKEL ................................................ 8.4.5 LEHREN ................................................................. 8.4.6 ANZEIGENDE MESSGERAETE .................................. 8.4.6.1 MESSSCHIEBER ........................................................ 647 8.4.6.2 MESSSCHRAUBEN .................................................... 648 84.6.3 MESSUHREN ........................................................... 650 8.4.64 MESSTASTER MIT INKREMENTALMASSSTAB ............. 651 84.6.5 FEINZEIGER ........................................................... 651 8.3.6.6 FUEHLHEBELMESSGERAETE ...........................................652 84.6.7 WINKELMESSGERAETE ..............................................653 84.6.8 NEIGUNGSMESSGERAETE ......................................... 653 84.6.9 AUTOKOLLIMATIONSFERNROHR (AKF) .........................655 8.4.7 LAENGENMESSGERAETE ............................................. 659 84.7.1 INDUKTIVE UND KAPAZITIVE MESSTASTER ............... 659 8.4.72 TRAEGERFREQUENZVERSTAERKER ....................................662 84.7.3 PNEUMATISCHE WEGAUFNEHMER .......................... 663 8.4.74 OPTISCHE WEGAUFNEHMER .................................... 663 8.4.8 MESSTECHNISCHE HILFSMITTEL ................................ 666 8.4.9 MESSGERAETE ..........................................................667 84.9.1 MESSMIKROSKOP UND PROFILPROJEKTOR .................. 667 84.9.2 KOMPARATOR .......................................................... 669 8.4.10 MEHRSTELLENMESSGERAETE ................................... 671 8.4.11 LASERSCANNER ........................................................672 8.4.12 FORMMESSGERAETE .................................................672 8.4.12.1 FORMMESSGERAETE FUER RUNDE TEILE .......................673 8.4.12.2 GERADHEITSMESSGERAETE ...................................... 674 8.5 INTERFEROMETRISCHE MESSVERFAHREN ............... 675 8.5.1 GRUNDLAGEN ........................................................... 675 8.5.1.1 AUFBAU VON INTERFEROMETERN ZUR WEGMESSUNG ...................................................... 675 8.5.1.2 STRAHLUNGSQUELLEN ................................................ 677 8.5.2 EINFLUESSE AUF DIE MESSUNSICHERHEIT ................ 677 8.5.3 ANWENDUNGEN DER LAENGENMESSENDEN INTERFEROMETRIE .................................................... 678 8.5.3.1 KIPPWINKELMESSUNG ............................................. 679 8.5.3.2 GERADHEITSMESSUNG ............................................. 679 8.5.3.3 EBENHEITSMESSUNG .............................................. 680 8.54 FORMPRUEFUNG ......................................................... 680 8.6 OBERFLAECHENMESSTECHNIK ................................. 681 8.6.1 MECHANISCHE OBERFLAECHENMESSUNG ................ 681 8.6.2 BERUEHRUNGSLOSE OBERFLAECHENMESSUNG ............ 683 8.6.2.1 OPTISCHE OBERFLAECHENMESSTECHNIK ....................683 8.6.2.2 WEISSLICHTINTERFEROMETER ..................................... 683 8.5.2.3 STREULICHTMESSUNGEN ........................................... 683 8.6.3 RASTERSONDENMIKROSKOPE .................................. 684 8.6.3.1 RASTERKRAFTMIKROSKOP (AFM - ATOMIC FORCE MICROSCOPE) ........................................................ 684 8.6.3.2 RASTERTUNNELMIKROSKOP (STM - SCANNING TUNNEL MICROSCOPE) ............. 685 8.64 OBERFLAECHENKENNGROESSEN .................................... 685 8.7 KOORDINATENMESSTECHNIK ................................ 687 8.7.1 KOORDINATENMESSGERAETE ..................................... 687 8.7.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE ............................... 688 8.7.3 BAUARTEN ............................................................... 689 8.7.4 MESSSYSTEME ..................................................... 689 8.7.5 MESSKOPFSYSTEME .............................................. 690 8.7.6 ZUSATZAUSSTATTUNGEN .......................................... 692 8.7.7 STEUERUNGEN UND ANTRIEBE ................................. 693 8.7.8 MESSWERTVERARBEITUNG UND MESSWERTAUS WERTUNG ............................................... 693 8.7.9 TASTELEMENTKALIBRIERUNG ..................................... 696 8.7.10 DURCHFUEHRUNG EINES MESSAUFTRAGS .................... 696 8.8 ROENTGEN-COMPUTERTOMOGRAPHIE (CT) ......... 701 8.8.1 FUNKTIONSWEISE .................................................. 701 8.8.2 ANWENDUNGEN .....................................................702 8.9 MESSEN UND PRUEFEN DURCH BILDVERARBEITUNG ................................................ 703 8.9.1 GRUNDLAGEN ........................................................... 704 8.9.2 SZENENBELEUCHTUNG ............................................. 707 8.9.3 2D-BILDVERARBEITUNG .......................................... 710 8.9.4 3D-BILDAUFNAHME UND DIGITALISIERUNG ................715 8.9.5 LASER-TRACKINGSYSTEME ....................................... 718 567 568 570 570 570 571 572 573 573 577 579 580 580 581 582 582 583 583 583 586 588 592 597 598 600 601 603 603 605 606 607 612 616 618 620 620 622 623 625 631 631 631 633 633 633 637 638 638 640 640 641 642 643 643 644 645 647 8 INHALTSVERZEICHNIS 9 WERKSTOFFPRUEFUNG 719 9.1 EINFUEHRUNG .......................................................... 719 9.2 CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG ..................... 720 9.3 INNERE WERKSTOFFTRENNUNGEN ............................ 723 9.3.1 PENETRATIONSVERFAHREN ......................................... 723 9.3.2 WIRBELSTROMVERFAHREN ......................................... 724 9.3.3 STREUFLUSSVERFAHREN ............................................. 725 9.3.4 DURCHSTRAHLUNG ..................................................... 727 9.3.5 DURCHSCHALLUNG ..................................................... 729 9.4 HAERTEPRUEFUNG ...................................................... 732 9.4.1 QUASISTATISCHE EINDRINGHAERTEPRUEFVERFAHREN .... 733 9.4.2 DYNAMISCHE HAERTEPRUEFVERFAHREN ...................... 744 9.5 GEFUEGE .................................................................. 746 9.5.1 LICHTMIKROSKOPISCHE DARSTELLUNG ..................... 746 9.5.2 ELEKTRONENMIKROSKOPISCHE DARSTELLUNG ............. 751 9.6 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN ............................ 753 9.6.1 ZUGVERSUCH ............................................................ 753 9.6.2 DRUCKVERSUCH ..................................................... 760 9.6.3 TORSIONSVERSUCH ................................................. 761 9.6.4 SCHERVERSUCH ..................................................... 762 9.6.5 KERBSCHLAGBIEGEVERSUCH .................................... 763 9.6.6 SCHWINGFESTIGKEITSVERSUCH ................................ 765 9.6.7 BRUCHMECHANIK .....................................................772 9.6.8 ZEITSTANDVERSUCH UNTERZUGBEANSPRUCHUNG.... 777 10 MASCHINEN UND BAUTEILVERHALTEN 781 10.1 BAUTEILPRUEFUNG .................................................... 781 10.1.1 KENNWERTE FUERWERKSTOFFE UND BAUTEILE ............ 781 10.1.2 NACHWEIS DER BETRIEBSFESTIGKEIT GEGENUEBER MECHANISCHEN BEANSPRUCHUNGEN ..................... 783 10.1.2.1 AUSWAHL SCHWINGBRUCHGEFAEHRDETER QUER SCHNITTE ................................................ 783 10.1.2.2 EXPERIMENTELLE BEANSPRUCHUNGSANALYSE ......... 783 10.1.2.3 DATENAUFBEREITUNG UND ZAEHLVERFAHREN ............... 785 10.1.2.4 FESTLEGUNG DER VERSUCHSLASTEN .......................... 787 10.1.2.5 PRUEFSTANDSVERSUCHE ............................................ 788 10.1.2.6 SERIENUEBERWACHUNG UND QUALITAETSKONTROLLE.... 790 10.1.3 INNENDRUCKPRUEFUNG ................................................ 791 10.1.3.1 PULSATIONSFORM ..................................................... 791 10.1.3.2 PRUEFMEDIEN ...........................................................792 10.1.3.3 PRUEFEINRICHTUNG .....................................................792 10.1.3.4 VERSUCHSERGEBNISSE ............................................793 10.1.4 PRUEFVERFAHREN FUER UMGEBUNGSEINFLUESSE ............ 795 10.2 SCHWINGUNGEN VON MASCHINEN UND BAUTEILEN .............................................................. 800 10.2.1 EINFUEHRUNG ............................................................. 800 10.2.2 EIGENFREQUENZEN UND EIGENFORMEN .................. 801 10.2.3 MODALANALYSE .......................................................802 10.3 MESSUNGENANWERKZEUGMASCHINEN (WZM) .................................................................. 807 10.3.1 KRAFTMESSUNG ....................................................... 807 10.3.2 VERLAGERUNGS-UND VERFORMUNGSMESSUNG ...... 810 10.3.3 STEIFIGKEITS-UND NACHGIEBIGKEITSMESSUNG .... 811 10.3.4 SCHWINGUNGSMESSUNG UND SCHWINGUNGSDIAGNOSE ...................................... 815 10.3.5 SCHWINGUNGSFORMANALYSE ................................. 818 10.3.6 FUNDAMENT-UND GESCHOSSDECKENMESSUNG ... 819 10.3.7 DYNAMISCHER SPINDELRUNDLAUF ............................ 821 10.3.8 LANG UND KURZZEITMESSUNG VON TEMPERATUREN ....................................................... 821 10.3.9 GERAEUSCHMESSUNG UND GERAEUSCHBEURTEILUNG. 823 10.4 ABNAHME VON WERKZEUGMASCHINEN ............... 825 10.4.1 EINLEITUNG UND UEBERSICHT ..................................... 825 10.4.2 DIREKTE MESSUNGEN DER MASCHINENEIGENSCHAFTEN ................................... 826 10.4.3 ABNAHME UND PRUEFWERKSTUECKE ..........................832 10.4.4 FAEHIGKEITSUNTERSUCHUNGEN ................................. 836 ANHANG: KLEINE WERKSTOFFKUNDE A1 WERKSTOFFE 839 A1.1 ENTWICKLUNGSPHASEN ......................................... 839 A1.2 EIGENSCHAFTENDER KONSTRUKTIONSWERKSTOFFE ................................. 841 AI. 2.1 EINLEITUNG ............................................................... 841 A 1.2.2 DICHTE ...................................................................... 841 A 1.2.3 ELASTIZITAETSMODUL UND BRUCHZAEHIGKEIT ................. 842 A 1.2.4 VERSAGENSSPANNUNG ............................................. 843 A 1.2.5 WAERMELEITFAEHIGKEIT ............................................... 844 A 1.2.6 TEMPERATURLEITFAEHIGKEIT ......................................... 845 A 1.2.7 VERLUSTFAKTOR .......................................................... 846 A1.2.8 LINEARERWAERMEAUSDEHNUNGSKOEFFIZIENT .......... 847 A 1.2.9 ZUSAMMENFASSUNG .............................................. 848 A2 ATOMAUFBAU UND BINDUNGSTYPEN 849 A2.1 METALLBINDUNG ..................................................... 849 A2.2 ATOMBINDUNG ...................................................... 850 A2.3 LONENBINDUNG ...................................................... 850 A3 AUFBAU METALLISCHER WERKSTOFFE 851 A3.1 GITTERAUFBAU DES IDEALKRISTALLS ......................... 851 A3.2 GITTERFEHLER IM REALKRISTALL ............................... 853 A3.2.1 PUNKTFOERMIGE GITTERFEHLER ..................................... 853 A3.2.2 LINIENFOERMIGE GITTERFEHLER .................................... 855 A3.2.3 FLAECHIGE GITTERFEHLER .............................................. 856 A3.3 GLEICHGEWICHTSZUSTAENDE .................................. 858 A3.3.1 BEI LUECKENLOSER MISCHKRISTALLREIHE ....................... 858 A3.3.2 UNLOESLICHKEIT IM FESTEN ZUSTAND .......................... 859 A3.3.3 BEGRENZTE LOESLICHKEIT IM FESTEN ZUSTAND ......... 859 A3.3.4 INTERMETALLISCHE BZW. INTERMEDIAERE PHASE ....... 861 A3.4 PHASENUMWANDLUNGEN ...................................... 862 A3.4.1 ERSTARRUNG .............................................................. 862 A3.4.2 UMWANDLUNGEN IM FESTEN ZUSTAND ..................... 867 A4 EIGENSCHAFTEN METALLISCHER WERKSTOFFE 869 A4.1 THERMISCHE LEITFAEHIGKEIT .................................. 869 A4.2 VERFORMUNG BEI NUR UNBEDEUTENDEN DIFFUSIONSPROZESSEN......................................... 869 A4.2.1 ELASTISCHE VERFORMUNG .......................................... 869 A4.2.2 PLASTISCHE VERFORMUNG .......................................... 870 A4.3 VERFESTIGUNG ........................................................ 873 A4.3.1 VERFESTIGUNG DURCH LINIENFOERMIGE GITTERFEHLER.. 873 A4.3.2 VERFESTIGUNG DURCH FLAECHIGE GITTERFEHLER ........... 874 A4.3.3 VERFESTIGUNG DURCH PUNKTFOERMIGE GITTERFEHLER. 878 A4.4 VERFESTIGUNGSABBAU ........................................... 878 A4.4.1 ERHOLUNG ................................................................. 878 A4.4.2 REKRISTALLISATION ..................................................... 879 A4.5 PLASTISCHE VERFORMUNG BEI DIFFUSIONS PROZESSEN ........................................... 880 VERZEICHNIS DER SACHWORTE UND PERSONEN 881 QUELLENVERZEICHNIS ............................................................ 892
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