Die Additive Fertigungstechnologie - 3D-Druck - wird zukünftig eine Schlüsseltechnologie darstellen, insbesondere im Zusammenhang mit Industrie 4.0 und einer zunehmend individualisierten Produktion. Um die Potenziale dieser Fertigungstechnologie vollständig auszuschöpfen, bedarf es eines tiefgründigen Wissens über die gesamte Prozesskette, von der Vor- und Nachbearbeitung, über die Fertigung, das Datenhandling und die verfügbaren Materialien und Maschinen.
Den Grundstein liefern virtuelle, dreidimensionale, rechnergestützte Modelle, aus denen die physischen Bauteile generiert werden. Der Umgang mit 3D-Konstruktionsprogrammen und die Erstellung von 3D-Modellen sind somit die Voraussetzung zur eigenständigen Anwendung der additiven Fertigungstechnologien.
Dieses Fachbuch zielt darauf ab, Einsteigern und Anwendern im Technologiefeld Additive Fertigung ein grundlegendes und zugleich detailliertes Fachwissen zur Gestaltung von Bauteilen zu liefern.
Dabei greift das Buch besonders die folgenden Themenschwerpunkte auf:
- Einordnung der Additiven Fertigungsverfahren und Übersicht
- Potenziale der Additiven Fertigung
- Entwicklung der Bauteilgestaltung und -auslegung
- Herausforderungen und Chancen für Konstrukteure
- Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) Verfahren und der besonderen Gestaltung von Bauteilen bedingen

Dr.-Ing. Andreas Gebhardt studierte an der technischen Hochschule Aachen Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Motoren- und Turbinenbau. Nach Stationen als Geschäftsführer in der mittelständischen Wirtschaft wurde er zum Sommersemester 2000 als Professor für Hochleistungsverfahren der Fertigungstechnik und Rapid Prototyping an die Fachhochschule Aachen berufen. Dort leitet er eine Forschergruppe und Labore zum Lasersintern von Metallen (SLM Verfahren), Polymerdrucken, 3D-Drucken (Pulver-Binder Verfahren), Extrusionsverfahren (FDM) und zum Einsatz unterschiedlicher Fabber. Seit dem Wintersemester 2000 ist Andreas Gebhardt Gastprofessor am City College der City University New York. 2004 gründete er das RTeJournal (www.rtejournal.de), eine 'open-access' online-Zeitschrift für Rapid Technology und ist dessen Herausgeber.

1;Vorwort;6 2;Danksagung;8 3;Die Autoren;10 4;Inhalt;14 5;1 Einleitung;18 5.1;1.1 Zielsetzung für das Buch;19 5.2;1.2 Einordnung der additiven Fertigungsverfahren;21 5.3;1.3 Marktsituation;23 5.4;1.4 Anwendungsgebiete;25 5.5;1.5 Potenziale der additiven Fertigung;32 5.5.1;1.5.1 Komplexe Geometrien;34 5.5.2;1.5.2 Leichtbau;35 5.5.3;1.5.3 Funktionsintegration;36 5.5.4;1.5.4 Ressourcenschonung;38 5.5.5;1.5.5 Losgrößen;39 5.5.6;1.5.6 Materialvielfalt;40 5.5.7;1.5.7 Individualisierung und Personalisierung;41 5.6;1.6 Schlussfolgerung;44 5.7;1.7 Historie der Produktgestaltung;45 5.8;1.8 Herausforderungen für Konstrukteure;48 5.8.1;1.8.1 Leichtbau & Ressourceneffizienz;49 5.8.2;1.8.2 Funktionsintegration;50 5.8.3;1.8.3 Reduktion des Montageaufwandes;51 5.8.4;1.8.4 Leistungssteigerung;51 5.9;1.9 Anwendungsbeispiele;52 5.9.1;1.9.1 Luft- und Raumfahrt;53 5.9.1.1;1.9.1.1 Airbus - Armlehne;54 5.9.1.2;1.9.1.2 Premium AEROTEC - Vent Bend;55 5.9.1.3;1.9.1.3 General Electric - Einspritzdüse;56 5.9.2;1.9.2 Automotiv;57 5.9.2.1;1.9.2.1 BMW i8 - Verdeckhalterung;57 5.9.2.2;1.9.2.2 Ford - Ansaugstutzen;57 5.9.2.3;1.9.2.3 APWORKS - Light Rider;58 5.9.3;1.9.3 Werkzeugbau;59 5.10;1.10 Ausblick Produktgestaltung;60 6;2 Additive Fertigung;62 6.1;2.1 Historie der Additiven Fertigung;65 6.2;2.2 Übersicht der Additiven Fertigungsverfahren;69 6.2.1;2.2.1 Polymerisation;70 6.2.1.1;2.2.1.1 Stereolithographie;72 6.2.1.2;2.2.1.2 Polymerdruckverfahren und Thermojet-Drucken (Polymer Jetting);72 6.2.1.3;2.2.1.3 HP Multi Jet Fusion;74 6.2.2;2.2.2 Lasersintern und Laserschmelzen;75 6.2.2.1;2.2.2.1 Lasersintern/Selektives Lasersintern (LS - SLS);75 6.2.2.2;2.2.2.2 Laserschmelzen/Selektives Laserschmelzen (SLM);78 6.2.2.3;2.2.2.3 Elektronenstrahl-Schmelzen;79 6.2.3;2.2.3 Layer Laminated Manufacturing;80 6.2.3.1;2.2.3.1 Laminated Object Manufacturing;80 6.2.3.2;2.2.3.2 Selective Deposition Lamination (SDL);82 6.2.3.3;2.2.3.3 LLM Maschinen für Metallteile;83 6.2.3.4;2.2.3.4 Bauteile aus Metalllamellen - Laminated Metal Prototyping;83 6.2.4;2.2.4 3D-Drucken;83 6.2.4.1;2.2.4.1 Metall- und Formsand-Printer - ExOne;86 6.2.5;2.2.5 Extrusion/Fused Layer Manufacturing;87 6.2.5.1;2.2.5.1 Fused Deposition Modeling (FDM);88 6.3;2.3 Materialvielfalt;90 6.3.1;2.3.1 Werkstoffe für die Stereolithographie;91 6.3.2;2.3.2 Werkstoffe für das Polyjetverfahren;91 6.3.3;2.3.3 Werkstoffe für das Pulver-Binderverfahren;92 6.3.4;2.3.4 Werkstoffe für das Lasersintern;92 6.3.5;2.3.5 Werkstoffe für das FLM-Verfahren;93 6.4;2.4 Gestaltungsgrundlagen;94 6.4.1;2.4.1 Normung und Standardisierung;95 6.4.2;2.4.2 Prozesseinfluss auf die Konstruktion;97 7;3 Laser Powder Bed Fusion;102 7.1;3.1 Prozessgrundlagen;102 7.1.1;3.1.1 Prozessablauf;105 7.1.2;3.1.2 Prozessparameter;106 7.1.3;3.1.3 Herausforderungen und Prozessgrenzen;113 7.1.4;3.1.4 Post-Processing;117 7.1.5;3.1.5 Prozessgrenzen;118 7.2;3.2 Materialien;125 7.2.1;3.2.1 Pulverwerkstoffe;125 7.2.1.1;3.2.1.1 Stähle;125 7.2.1.2;3.2.1.2 Aluminium;126 7.2.1.3;3.2.1.3 Titan;127 7.2.1.4;3.2.1.4 Nickelbasislegierungen;128 7.2.2;3.2.2 Pulverherstellung;128 7.2.3;3.2.3 Werkstoffqualifizierung;130 7.2.4;3.2.4 Werkstoffprüfung;131 7.2.5;3.2.5 Werkstoffkennwerte;133 7.2.6;3.2.6 Werkstoffkosten;134 7.3;3.3 Anlagenüberblick;136 7.3.1;3.3.1 Universalanlagen;139 7.3.2;3.3.2 Kleine Anlagen;141 7.3.3;3.3.3 Große Anlagen;144 7.3.4;3.3.4 Low-Cost-Anlagen;147 7.3.5;3.3.5 Integrierte Fertigungssysteme;148 8;4 Bauteilgestaltung für den L-PBF-Prozess;154 8.1;4.1 Grundlegende Konstruktionshinweise;154 8.1.1;4.1.1 Systematische Unterschiede in Konstruktion;156 8.1.2;4.1.2 Modelltypen und Datenformat;158 8.1.2.1;4.1.2.1 STL-Datenformat;160 8.1.2.2;4.1.2.2 AMF-Datenformat;165 8.2;4.2 Oberflächenstrukturen;167 8.2.1;4.2.1 Oberflächen;167 8.2.2;4.2.2 Standardoberfläche;169 8.2.3;4.2.3 Erzeugungsmethoden;171 8.2.3.1;4.2.3.1 Konstruktion mittels Vorlage (Einheitszelle);171 8.2.3.2;4.2.3.2 Konstruktion mittels Visual Basic for Application (VBA);175 8.2.4;4.2.4 Anwendungsbeispiele;1