Vorlesung mit Projektteil
Motivation und Hintergrund
Additive Fertigungsverfahren, auch bekannt als „3D-Drucken“ oder „Additive Manufacturing“ (AM), erlauben die ökonomische Fertigung individualisierter Bauteile bei gleichzeitig hoher Gestaltungsfreiheit. Damit sind sie in Branchen mit sehr geringen Stückzahlen und vielen Prototypen-Untersuchungen besonders wichtig, etwa in der Medizintechnik. Beispielsweise ist es in der Orthopädie häufig hilfreich, Schienen oder Orthesen patientenindividuell hinsichtlich Anatomie und Funktionsbedarf anzupassen. Aufgrund ihrer guten Verarbeitbarkeit, einstellbaren Eigenschaften und ihrer geringen Dichte rücken dabei zunehmend polymerbasierte Werkstoffe in den Fokus. Die zielgerichtete Entwicklung solcher maßgefertigter Polymerbauteile erfordert prozess- und werkstofftechnische Kenntnisse und kann zudem durch rechnergestützte CAE-Methoden wirksam unterstützt werden.
In der Lehrveranstaltung lernen die Studierenden die individualisierte, additive Fertigung von Polymerbauteilen kennen und wenden sie in einem semesterbegleitenden Entwicklungsprojekt eigenständig an. Dabei gibt die Lehrveranstaltung zunächst einen Überblick über etablierte AM‑Prozesstechnologien und arbeitet am Beispiel von Extrusionsverfahren die Wechselwirkung von Material, Prozesseinstellung und Konstruktion heraus. Sonderanforderungen der Medizintechnik an die Bauteilentwicklung und Materialauswahl werden in separaten Vorlesungen vorgestellt. Anschließend folgt eine anwendungsorientierte Einführung in die praktische Bauteilauslegung gedruckter Polymerstrukturen mittels Finite-Elemente-Methode (FEM). Als besonders geeigneter Ideengeber für effiziente Konstruktionslösung wird die FE-basierte Topologieoptimierung vorgestellt. Die CAE-Auslegungsmethoden werden in Übungen gezielt praktisch vertieft. Ausgerüstet mit Prozess-, Werkstoff- und Methodenwissen lösen die Studierenden in Kleingruppen abschließend ein individuelles Entwicklungsprojekt aus der Orthetik.
Kerninhalte:
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Überblick über additive Fertigungsverfahren (3D-Drucken, Additive Manufacturing)
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Wechselwirkung Prozess-Material-Bauteil
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Polymere in der additiven Fertigung:
Materialwissenschaftliche Grundlagen, Material- und Bauteilprüfung
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Sonderaspekte der Additive Fertigung in der Medizintechnik (externe Industriebeiträge)
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Rechnergestützte Bauteilauslegung und -optimierung (Vorlesungen u. Übungen)
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Semesterprojekt: Auslegung, Fertigen und Prüfen eines Bauteils aus dem Feld „Medizintechnik“
Dozentin: Prof. Dr.-Ing. Luise Kärger (FAST-LB)
Anmeldung: Dieses Semester ist keine zusätzliche Anmeldung über die Webseite notwendig. Der Kurs ist offen und unbegrenzt zugänglich.
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Sprache:
Deutsch
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Zeitraum:
Sommersemester
Vorlesung & Hörsaalübung:
Dienstags 14:00 – 15:30
Gebäude 70.04, Campus Ost, Raum 112
Konsultationen:
Um 15:45 – 17:15 an folgenden Tagen:
- 22.05.2025
- 28.05.2025
- 05.06.2025
- 26.06.2025
- 03.07.2025
- 09.07.2025
Gebäude 70.04, Campus Ost, Raum 125
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Erfolgskontrolle:
Testate (unbenotet)
Abschluss-Projekt + mündliche Prüfung (benotet)
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Aufwand:
3 SWS und 4 LP.
