891328 Zerspanungs- und Formgebungstechnik

Art
Vorlesung
Semesterstunden
2
Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Müller, Ulrich , Mautner, Andreas
Organisation
Angeboten im Semester
Wintersemester 2024/25
Unterrichts-/ Lehrsprachen
Deutsch
Lehrinhalt

Teil Müller:
Neben materialunabhängigen Erläuterungen zu den Zerspanungs- und Formgebungsverfahren werden für die Holztechnologie relevante Fertigungsverfahren behandelt. Im Detail sind dies: Formgebung durch 1) Urformen, 2) Formgebung durch Umformen, 3) Spanende Formgebung, 4) Formgebung durch Fügen, 5) Formgebung durch Beschichtungsverfahren, 6) Generative Formgebung. Dabei wird bewusst insbesondere bei Umformungsverfahren auch auf Verfahren Abseits der Holz- und Naturfasertechnologie eingegangen. Für die Holz- und Naturfasertechnologie wird auf Fertigungsverfahren für das Urformen (Laminierungstechnoligien, Press-Agglomeration, allg. Pressentechnologie), das Umformen (Verdichten, Prägen, Biegen, Stauchen, etc.), spanende Formgebung mittels Werkzeugen und Medien, das Fügen (Schichtverleimen, etc.), Formgebung durch Beschichtung und generative Technologien eigegangen. Mögliche Zerspanungs- und Formgebungstechnologien von Holz und Naturfaserwerkstoffen werden aus technologischer und materialwissenschaftlicher Sicht beleuchtet.
Neue Fertigungs- und Formgebungsprozesse haben zur Aufgabe unterschiedliche Materialien zu Verbunden und Komponenten zu verbinden. Die Herstellung von sog. Hybridwerkstoffen stellt insbesondere für die Verbindungs- und Verklebungstechnik eine Herausforderung dar.
Analog zu anderen Branchen gewinnen generative Fertigungstechniken auch für die Holztechnologie zunehmend an Bedeutung. Abschließend werden sog. additive Fertigungsverfahren für die Holztechnologie besprochen.

Teil Mautner:
Dieser Teil der Vorlesung beschäftigt sich mit Fertigungsverfahren zur Herstellung von Formteilen aus biobasierten und synthetischen Polymerwerkstoffen. Unter anderem werden dabei Standard-Verfahren wie Spritzguss und Extrusion besprochen, aber auch aktuelle Verfahren wie z.B. verschiedene 3D Druck Verfahren. Zudem werden spezifische Eigenschaften von Polymeren, insbesondere Biopolymeren, hinsichtlich ihres Einflusses auf Verarbeitung und Formgebung diskutiert sowie die Charakterisierung dieser Eigenschaften angerissen.
– Einleitung: Begriffsdefinitionen, Eigenschaften & Gründe zur Verwendung, Überblick über die Marktsituation
– (Biotechnologische) Verfahren zur Herstellung von biobasierten Polymerwerkstoffen bzw. biobasierten Monomeren als Ausgangsstoffe: Fermentationsrohstoffe und deren Verfügbarkeit, Herstellung von ausgewählten Polymeren (PHAs, PLA, PBS, Biopolyethylen, ...), Biologische Abbaubarkeit und Entsorgung
– Verarbeitung und Formgebung: Formgebung (insbesondere thermoplastische Formgebungsverfahren); Beispiele für Verarbeitungsprozesse aus der Praxis
– Charakterisierung der Materialeigenschaften: Strukturen und Mikrostruktur; mechanische Eigenschaften, Polymer-Spezifika sowie dazugehörige Analytik und Messmethoden
– Aktuelle Formgebungsverfahren für Polymere
Inhaltliche Voraussetzungen (erwartete Kenntnisse)

Grundlegende naturwissenschaftliche und allgemeine technologische Vorkenntnis. Mechanische Technologie des Holzes, Holzphysik und weitere einschlägige Vorkenntnisse von Vorteil
Lehrziel

Studierende verfügen über ein vollständiges und materialunabhängiges Bild industrieller Zerspanungs- und Formgebungsverfahren. Auf nachhaltige Materialien wird im speziellen eingegangen. Die Studierenden können zwischen subtraktiven und additiven Fertigungsverfahren unterscheiden und kennen alle Gruppen der Fertigungs- und Formgebungsverfahren nach DIN 8580 ff. Bekannte und in der Vorlesung neu vorgestellte Verfahren können den 6 Hauptgruppen der Fertigungsverfahren zugeordnet werden. Studierende können die verschiedenen Verfahrenstechnologien zur industriellen Fertigung von Halbzeugen und Produkten hinsichtlich Ressourceneffizienz, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit einschätzen.

Teil Mautner:
Die Studierenden kennen die wichtigsten Charakteristika und Eigenschaften von Polymeren und deren Einfluss auf Verarbeitung und Formgebung. Des Weiteren können sie die Begriffe "biobasiert", "biologisch abbaubar" und "kompostierbar" unterscheiden sowie Materialien entsprechend zuordnen. Sie können die wichtigsten biobasierten und biologisch abbaubaren Kunststoffe benennen und deren Herstellungsverfahren und Eigenschaften beschreiben. Außerdem sind sie in der Lage, aktuelle Entwicklungen und Diskussionen zu biobasierten Materialien kritisch zu beurteilen. Die wesentlichen Verfahren zur Verarbeitung sowie die Methoden zur Beurteilung der Materialeigenschaften von polymeren Materialien sind bekannt. Aktuelle Methoden zur Formgebung polymerer Materialien können beschrieben werden.
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