Optimierung einer Additive Manufacturing Anlage zur Herstellung eines Inline Monitoring Systems für den Flechtprozess

Übersicht (Abstract)

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich damit, einen Original Prusa i3 MK2S 3D-Drucker zu optimieren. Zu diesem Zweck wird ein eigener 3D-Drucker aufgebaut. Die Besonderheit des Original Prusa i3 MK2S 3D-Druckers besteht darin, dass einige Bauteile des Druckers selbst 3D-gedruckt sind. Da für einen präzisen Druckvorgang die Steifigkeit der Bestandteile eine große Rolle spielt, wird diese an einigen Stellen verbessert. Das Gestell des Prusa aus Kunststoff wird durch ein Aluminiumgestell ersetzt. Dadurch müssen einige daran befestigte 3D-gedruckte Teile neu- bzw. umkonstruiert werden. Es werden Materialtests in Form eines Dreipunkt-Biegeversuchs durchgeführt, um sich für das bestmögliche Material für die zu druckenden Bauteile zu entscheiden. Einige Bauteile werden zudem in ihrer Größe verändert. Außerdem wird eine freie Lagerung der Gewindestangen des Prusa beim neuen Drucker durch Kugellager ersetzt.

Um die praktische und vielseitige Anwendung von 3D-gedruckten Objekten zu demonstrieren, wird im Anschluss daran ein Anwendungsbeispiel gezeigt. Für das Herstellungsverfahren des maschinellen Flechtens soll ein Inline Monitoring System implementiert werden, das Fehler in der Abspulbewegung des Flechtfadens möglichst früh erkennen soll. Dafür wird ein 3D-gedrucktes Teil mit einer komplizierten Geometrie als Halterung für einen Mikrocontroller neu konstruiert und anschließend im realen Flechtprozess verwendet. Durch den Mikrocontroller werden die Daten der aktuellen Fadenspannung kontinuierlich über WLAN nach außen gesendet. Insgesamt soll gezeigt werden, welche Möglichkeiten sich durch das Herstellungsverfahren der additiven Fertigung mittels 3D-Druck auch in anderen technischen Bereichen ergeben.