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Lehrstuhl für Konstruktions- und Antriebstechnik Bildinformationen anzeigen
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Lehrstuhl für Konstruktions- und Antriebstechnik

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Monographien

Elektromechanische Antriebe

U. Brückner, T. Künneke, M.H. Schadomsky, M. Strop, D. Zimmer, Carl Hanser Verlag, 2018, pp. 247-290

DOI


Funktionsintegration additiv gefertigter Dämpfungsstrukturen bei Biegeschwingungen

T. Künneke, D. Zimmer, Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, 2017, pp. 61-74

Schwingungen und Vibrationen sind in Technik und Alltag häufig anzutreffen. Meist sind sie unerwünscht und müssen durch Dämpfung reduziert werden. Hierzu werden aktuell häufig zusätzlich zu montierende Dämpfungselemente eingesetzt. Diese sind durch zusätzlichen Montageaufwand und erhöhte Kosten gekennzeichnet. Durch die zusätzliche Masse wird Leichtbauansätzen widersprochen. Additive Fertigungsverfahren bieten große Freiheiten in der Bauteilgestaltung. Dies ermöglicht ein hohes Maß an Funktionsintegration. So ergeben sich auch im Bereich der Schwingungsdämpfung Möglichkeiten zur gezielten Integration von Dämpfungsfunktionen durch die Eigenschaften der additiven Fertigungsverfahren. Mittels der pulverbasierten Verfahren kann disperses Stützmaterial innerhalb von Hohlräumen in der Struktur belassen werden. Dieses Pulvermaterial kann als Partikeldämpfer fungieren. Durch die Freiheiten in der Bauteilgestalt kann die Dämpfungswirkung über die geometrischen Merkmale der Hohlräume gezielt eingestellt werden. Im Rahmen dieses Beitrags werden speziell Untersuchungen zur Dämpfungswirkung additiv gefertigter Bauteile bei freien Biegeschwingungen betrachtet. Die praxisnahe Umsetzung zur Funktionsintegration von Dämpfungsstrukturen erfolgt am Beispiel der Ankerscheibe einer Federkraftbremse. Hier kann durch die additive Fertigung verbunden mit der Funktionsintegration von Partikeldämpfern eine Reduzierung der Schallabstrahlung für den Schaltvorgang der Bremse erreicht werden.


Application of Self-optimizing Systems

C. Hölscher, J.H. Keßler, T. Meyer, C. Rasche, P. Reinold, W. Sextro, Springer Verlag (Lecture Notes in Mechanical Engineering), 2014, pp. 16-21

DOI


intelligent Drive Module (iDM)

C. Hölscher, D. Zimmer, Springer Verlag (Lecture Notes in Mechanical Engineering), 2014, pp. 33-36

DOI


Energetische Optimierung eines Mehrmotorenantriebssystems für Kautschukinnenmischer

C. Hölscher, S. Michaelis, M. Strop, D. Zimmer, Nixdorf Institut (HNI), 2013, pp. 345-357


Elektromechanische Antriebe

D. Zimmer, Carl Hanser Verlag, 2012, pp. 237-267


Untersuchung von Bauteilschäden elektrischer Antriebsstränge im Belastungsprüfstand mittels Statorstromanalyse

C. Lessmeier, C. Piantsop Mbo'o, I. Coenen, D. Zimmer, K. Hameyer, Aachener Schriften zur Rohstoff- und Entsorgungstechnik des Instituts für Maschinentechnik der Rohstoffindustrie, 2012, pp. 509-521


Sammelwerksbeiträge

Konstruktionsrichtlinien in der Produktentwicklung

S. Lammers, A. Kruse, J. Gierse, J. Tominski, C. Lindemann, in: Mehrzieloptimierte und durchgängig automatisierte Bauteilentwicklung für Additive Fertigungsverfahren im Produktentstehungsprozess, 2021


Konferenzbeiträge


Design and Experimental Investigation of an Additively Manufactured PMSM Rotor

S. Urbanek, F. Pauline, S. Magerkohl, D. Zimmer, L. Tasche, M. Schaper, B. Ponick, 2021

DOI


Design guidelines for post-processing of laser beam melting in context of support structures

T. Künneke, T. Lieneke, S. Lammers, D. Zimmer, in: Proceedings of the Special Interest Group meeting on Advancing Precision in Additive Manufacturing, 2019, pp. 137-140

Laser Beam Melting (LBM) is an Additive Manufacturing (AM) process on the threshold of serial production. Therefore, LBM has to overcome different problems such as a low productivity and minor economic efficiency. Support structures are essential for LBM; however, these structures contribute to the mentioned topics, because their removal is time consuming and cost intensive. To enable design engineers and operators to increase the efficiency of LBM, design guidelinesfor support structures suitable for post-processing are developed. For this purpose, the effect of different design parameters on various evaluation criteria is considered. Suitability for post-processing can be evaluated in terms of cost, quality and time. Therefore, test specimens are built and parameter impacts on material consumption as well as the post-processing time is examined. Furthermore, the roughness of the parts is analyzed and used as an indicator for the removability of the support structure. In addition, warpage is measured and the impact of the parameters on this criterion is examined. Based on the results, suitable design guidelines and hints for support structures are developed in order to reduce time and costs during manufacturing and post-processing.


Guidelines for post processing oriented design of additive manufactured parts for use in topology optimization

S. Lammers, J. Tominski, D. Zimmer, in: II International Conference on Simulation for Additive Manufacturing Sim-AM 2019 11-13 September, 2019, 2019, pp. 174-185

According to ISO / ASTM 52900, additive manufacturing (AM) is defined as "the process of joining materials to make parts from 3D model data, usually layer upon layer, as opposed to conventional manufacturing including subtractive manufacturing technologies and formative manufacturing methodologies” [1]. This results in significant advantages over conventional manufacturing methodologies, such as the production of topologically optimized, complex structures, lower material consumption or shorter product development cycles. In order to be able to use these advantages, the possibilities and restrictions of the processes must be known. In particular, selective laser beam melting (SLM), in which a powdery metallic starting material is melted by means of a laser, requires a sound understanding of the process. For this purpose, design guidelines have been presented in various scientific papers. These design guidelines help to design a component in such a way that it can be manufactured successfully using additive manufacturing. These so-called “AMsuitable design guidelines” can be found among others at Adam, Kranz and Thomas [2,3,4,5]. In contrast to established manufacturing processes, the post-processing of additive components is divided into two steps. First, the AM immanent post processing, such as the removing of the component from the building platform or the removing of the remaining powder. These post-processing steps are in the following referred to “post-processing”. Secondly, the subsequent post-processing steps to improve the component properties, such as milling and turning or a stress-relief annealing. These are referred to as “finishing” and form the focus of this paper. With regard to a successful finishing of additively manufactured components, design guidelines must be taken into account that consider the finishing inherent restrictions and possibilities. In the following, these design guidelines are referred to “finishing suitable”. They can deviate significantly from those of conventionally manufactured components in the case of additively manufactured components. Although there are some investigations that deal with the post-processing of additively manufactured components [6,7], there are hardly any design guidelines that are suitable for finishing [8]. Therefore, knowledge about the finishing of additively manufactured components is based on experimental experience rather than on scientific knowledge. For this reason, design guidelines for a finishing suitable design must be methodically determined and quantified. These quantified design guidelines can be used for an automated design check on complex components like topology optimized geometries.


Manufacturing Accuracy In Additive Manufacturing: A Method To Determine Geometrical Tolerances

T. Lieneke, T. Künneke, F. Schlenker, V. Denzer, D. Zimmer, in: Special Interest Group Meeting: Advancing Precision in Additive Manufacturing, 2019

Additive Manufacturing (AM) processes generate plastic or metal parts layer-by-layer without using formative tools. The resulting advantages highlight the capability of AM to become an inherent part within the product development. However, process specific challenges such as a high surface roughness, the stair-stepping effect or geometrical deviations inhibit the industrial establishment. Thus, additively manufactured parts often need to be post-processed using established manufacturing processes. Many process parameters and geometrical factors influence the manufacturing accuracy in AM which can lead to large deviations and high scatterings. Published results concerning these deviations are also difficult to compare, because they are based on several geometries that are manufactured using different processes, materials and machine settings. It is emphasized that reliable tolerances for AM are difficult to define in standards. Within this investigation, a uniform method was developed regarding relevant test specimens to examine geometrical deviations for Laser Beam Melting (LBM), Fused Deposition Modeling (FDM) and Selective Laser Sintering (SLS) in order to derive geometrical tolerance values. The manufactured test specimens were measured using tactile and optical systems to examine the occurring geometrical deviations. The results show possible geometrical tolerance values that were classified according to the international standard DIN EN ISO 286-1.


Additive Manufacturing of a Soft Magnetic Rotor Active Part and Shaft for a Permanent Magnet Synchronous Machine

S. Urbanek, B. Ponick, A. Taube, K. Hoyer, M. Schaper, S. Lammers, T. Lieneke, D. Zimmer, in: 2018 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), 2018

DOI


Additive Manufacturing of a Soft Magnetic Rotor Active Part and Shaft for a Permanent Magnet Synchronous Machine

S. Urbanek, B. Ponick, A. Taube, K. Hoyer, M. Schaper, S. Lammers, T. Lieneke, D. Zimmer, in: Conference paper, 2018 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), Juni 2018, DOI: 10.1109/ITEC.2018.8450250, 2018


Design Guidelines for a Software-supported Adaptation of Additively Manufactured Components with Regard to a Robust Production

S. Lammers, J. Tominski, S. Magerkohl, T. Lieneke, T. Künneke, D. Zimmer, in: 29th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium, 2018

The design of additively manufactured components requires a rethinking in the design process. This is inhibited by a lack of knowledge about additive manufacturing technologies. For this reason, a large number of design guidelines have been developed in recent years. In their present form the design guidelines are not suitable for processing in a software algorithm, since the guidelines have a certain redundancy and partly influence each other. This paper describes several steps to consolidate the existing guidelines and to prepare them in a way that they can be used in a software algorithm for a design check. Therefore, existing guidelines are collected, prioritized and quantified with regard to their relevance for a robust production. To quantify the guidelines, test specimens are developed, produced and evaluated in order to obtain a limit value for the geometric properties. With these limit values, quantifiable design guidelines can be applied to designers and software tools.


Ein Beitrag zur Anpassung bestehender Konstruktionsmethodiken an die additiven Fertigungsverfahren

T. Künneke, S. Bücker, T. Lieneke, D. Zimmer, in: Proceedings of the 15th Rapid.Tech Conference, Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2018, pp. 128-143

In der Industrie entsteht aufgrund des dynamischen Wettbewerbsumfelds ein zunehmender Drang nach verkürzten Produktentstehungszeiten, hoher Funktionsintegration und individualisierten Produkten. Mithin erlangen additive Fertigungsverfahren eine zunehmende industrielle Bedeutung. Das Laser-Strahlschmelzen (LBM) als additives Verfahren ist hierbei beispielhaft hervorzuheben, da es bereits im Bereich des Prototypenbaus und der Kleinserienfertigung ein etabliertes Verfahren ist, das an der Schwelle zum Einsatz in der Serienproduktion steht. Entscheidendes Hemmnis für den Einsatz der additiven Fertigungsverfahren bildet die fehlende methodische Ausnutzung der gestalterischen Freiheiten und Randbedingungen durch die vergleichsweise neuartige Gruppe an Fertigungsverfahren im gesamten Produktentstehungsprozess. In der Produktentwicklung bildet die Konstruktionsmethodik einen möglichen Ansatz, um gestalterische Freiheiten und Vorteile additiver Fertigungsverfahren bereits in frühen Phasen der Entwicklung gezielt zu berücksichtigen. Hierfür werden aufgrund bestehender und allgemein anerkannter Konstruktionsmethoden (z.B. VDI2221, Pahl/Beitz, etc.) Anknüpfungspunkte aufgezeigt, die eine Implementierung, speziell des Laser-Strahlschmelzens, ermöglichen. Besonderes Augenmerk wird in dieser Veröffentlichung auf die beiden Konstruktionsphasen Konzeption und Gestaltung gelegt. Hierzu werden Ergänzungen oder Anpassungen der bestehenden Konstruktionsmethoden vorgestellt. In besonderer Weise wird dabei auf die Einbringung und die Vorteile der additiven Fertigungsverfahren eingegangen.


Konstruktionsrichtlinien für eine softwaregestützte Anpassung von additiv gefertigten Bauteilen im Hinblick auf eine robuste Fertigung

S. Lammers, J. Tominski, S. Magerkohl, T. Künneke, T. Lieneke, D. Zimmer, in: Proceedings of the 15th Rapid.Tech Conference, 2018, pp. 81-94

Neue Konstruktionsabläufe und Potentiale bei der Gestaltung additiv hergestellter Bauteile verlangen insbesondere im Konstruktionsprozess ein Umdenken. Fehlende Kenntnisse über die additive Fertigungstechnologie hemmen zusätzlich dieses Umdenken [HHD06, WC15]. Um die verhältnismäßig neue Fertigungstechnologie zugänglicher zu machen, wurden in den letzten Jahren verschiedene Konstruktionsempfehlungen erarbeitet. Die Vielzahl an Empfehlungen erschwert dem Konstrukteur allerdings einen entsprechenden Überblick zu behalten und für ihn relevante von nicht relevanten Empfehlungen zu sondieren. Aus diesem Grund wurden öffentlich zugängliche Empfehlungen für das Laser-Strahlschmelzen zusammengetragen und einer Priorisierung unterzogen. Das Ergebnis beinhaltet Konstruktionsempfehlungen, die einen relevanten Einfluss auf die Bauteilfertigung, die Bauteilqualität und -funktion haben. Durch Abstraktion dieser Empfehlungen konnten Richtlinien erarbeitet werden, die für eine softwareseitige Gestaltprüfung verwendet werden können. Durch diese Gestaltprüfung können Bauteile beliebiger Komplexität, zum Beispiel feine Gitter oder topologieoptimierte Strukturen, bereits vor der Fertigung hinsichtlich der Einhaltung relevanter Konstruktionsrichtlinien überprüft werden. Der Gestaltprüfer greift dabei auf eine Datenbank zurück, die zulässige, quantitative Grenzwerte von Konstruktionsrichtlinien enthält. Diese Grenzwerte werden im Folgenden Attributsausprägungen genannt und können experimentell ermittelt werden. Hierfür wurden standardisierte Prüfkörperbaujobs entwickelt, die alle notwendigen Prüfkörper zur Ermittlung der Attributsausprägungen enthalten und deren Auswertung eine Erweiterung der Datenbank hinsichtlich


Method for a Software-based Design Check of Additively Manufactured Components

J. Tominski, S. Lammers, C. Wulf, D. Zimmer, in: 29th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium, 2018

This paper reports on the experimental development and the theoretical analysis of the scanning laser epitaxy (SLE) process that is currently being investigated and developed at the Georgia Institute of Technology. SLE is a laser-based manufacturing process for deposition of equiaxed, directionally solidified and single-crystal nickel superalloys onto superalloy substrates through the selective melting and re-solidification of superalloy powders. The thermal modeling of the system, done in a commercial CFD software package, simulates a heat source moving over a powder bed and considers the approximate change in the property values for consolidating CMSX-4 nickel superalloy powder. The theoretical melt depth is obtained from the melting temperature criteria and the resulting plots are presented alongside matching experimental micrographs obtained through cross-sectional metallography. The influence of the processing parameters on the microstructural evolution, as evidenced through observations made from the micrographs, is discussed. This work is sponsored by the Office of Naval Research, through grants N00173-07-1-G031 and N00014-10-1-0526.


Software-assisted design check of additive manufactured components

J. Tominski, S. Lammers, in: 14th PERMAS Users' Conference, 2018

DOI


Dimensional Tolerances for Additive Manufacturing: Fused Deposition Modeling

F. Knoop, T. Lieneke, in: Inside 3D Printing 2017, 2017


Entwicklung und additive Herstellung einer Leichtbau-Rotorwelle für eine permanentmagneterregte Synchronmaschine

S. Lammers, F. Quattrone, R. Mrozek, D. Zimmer, H. Schmid, B. Ponick, M. Hoffmann, in: Proceedings of the 14th Rapid.Tech Conference, Hanser Verlag, 2017, pp. 80-93

Additive Fertigungsverfahren (engl.: Additive Manufacturing, kurz: AM) ermöglichen die werkzeuglose Herstellung von Komponenten und kompletten Baugruppen direkt aus dem 3D-CAD-Modell. Insbesondere additiv hergestellte Leichtbaukonstruktionen weisen ein hohes Potential für den Elektromaschinenbau auf. In diesem Paper werden erste Ansätze zur additiven Fertigung einer Rotorwelle für eine permanentmagneterregte Synchronmaschine (PMSM) aufgezeigt. Die Verbesserung einer ausgeprägten Leichtbaukonstruktion der Rotorwelle sowie die Charakterisierung des additiv verarbeiteten Werkstoffs werden aufgeführt. Hierzu wurden Prüfkörper aus dem Werkstoffs H13 (1.2344) hergestellt. Des Weiteren wurden Prüfkörper additiv gefertigter Gitterstrukturen entwickelt und untersucht. Zur Werkstoffcharakterisierung wurden sowohl mechanische Eigenschaften ermittelt, wie die Streckgrenze, die Zugfestigkeit und die Härte als auch elektromagnetische Eigenschaften, wie die Koerzitivfeldstärke, die elektrische Leitfähigkeit und die Permeabilität. Die Ergebnisse zeigen, dass die magnetischen Eigenschaften von H13 durch eine angeschlossene Wärmebehandlung deutlich verbessert werden konnten. Im Anschluss an die Werkstoffcharakterisierung wurde ein innovatives Leichtbau-Rotorwellenkonzept mit internen Gitterstrukturen entwickelt. Verglichen mit einem konventionell gefertigten Rotor konnte die Rotormasse um 25% reduziert werden sowie das Massenträgheitsmoment um 23% reduziert werden bei einer Testdrehzahl von 3000 U/min und einem Drehmoment von 71,98 Nm.


Geometrische Toleranzen für additive Fertigungsverfahren

T. Lieneke, V. Denzer, D. Zimmer, in: 3. Summer School Toleranzmangement 2017, 2017


Maßtoleranzen für die additive Fertigung: Experimentelle Untersuchungen für das Lasersintern

T. Lieneke, G. Adam, S. Josupeit, P. Delfs, D. Zimmer, in: Proceedings of the 14th Rapid.Tech Conference, Hanser Verlag, 2017, pp. 327-344

DOI


Reproduzierbarkeit der Maßhaltigkeit im Fused Deposition Modeling

F. Knoop, T. Lieneke, V. Schöppner, in: Rapid Tech - International Trade Show & Conference for Additive Manufacturing, 2017, pp. 52-66

Fused Deposition Modeling (FDM) is used for prototypes, single-partproduction and small batch productions of thermoplastic components. This manufacturing technique has the huge benefit that no forming tool is needed. The knowledge about dimensional deviations which occur in the FDM process is necessary for calculating fits and for determining tolerances. A major challenge is the reproducibility of the dimensional accuracy of FDM parts and the reproducibility between different FDM machines. There are many influential factors on the dimensional accuracy in the FDM process for example geometric, material-specific or process-specific factors, which are considered in this paper. The influence of the part position on the build platform of a Stratasys Fortus 400mc is analyzed in terms of the achievable dimensional accuracy. For this purpose, the temperature distribution in the actively heated build chamber is investigated and possible correlations to the dimensional accuracy are identified. The reproducibility of one machine is examined by a multiple production of the test specimens. In addition, a comparison with three other FDM machines from Stratasys is made. Afterwards, the long-term reproducibility of the dimensional accuracy is verified to consider how environmental influences such as maintenance or modification of machine components affect the dimensional accuracy of the FDM process.


Additive Manufacturing of a Lightweight Rotor for a Permanent Magnet Synchronous Machine

S. Lammers, G. Adam, H. Schmid, R. Mrozek, R. Oberacker, M. Hoffmann, F. Quattrone, B. Ponick, in: EDPC 2016, 2016

Additive Manufacturing (AM), also known as 3D printing, is a relatively new technology which enables the toolless production of components and entire assemblies directly from a CAD file. Today, the technology is still not widely used in industrial production. It is mainly limited to special applications, although it shows great potential. In this paper, first approaches are shown to apply AM to the production of rotors for permanent magnet synchronous machines (PMSM). The possibilities of a lightweight design with a low moment of inertia as well as the influence on the magnetic anisotropy for an improved sensorless control of PMSM are pointed out. The results clearly demonstrate the great potential of additive manufacturing in electrical engineering applications.


Dimensional accuracy of polymer laser sintered parts: Influences and measures

S. Josupeit, P. Delfs, T. Lieneke, G. Adam, M. Gessler, H. Pfisterer, H. Schmid, in: Rapid Tech - International Trade Show & Conference for Additive Manufacturing , 2016, pp. 107-120

In the polymer laser sinter process, part quality depends on many influencing factors along the process chain. For application of the technology in series production and an integration of laser sintered parts into a technical environment, the dimensional accuracy of parts has to be taken into account. Therefore, occuring deviatons and their scattering have to be reduced and homogenized based on process parameters and build job layout. In this work, the dimensional accuracy of laser sintered parts is analyzed for varied parameter values. Influences of different process and geometrical build job parameters on dimensional deviatons are figured out. The experimental results allow an evaluation of more and less important influences. Finally, measures are deduced to reduce and homogenize dimensional deviations.


Dimensional tolerances for additive manufacturing: Experimental investigation for Fused Deposition Modeling

T. Lieneke, V. Denzer, G. Adam, D. Zimmer, in: CAT 2016, 2016, pp. 286-291

Additive manufacturing creates parts in layers without using formative tools. Compared to established manufacturing processes, additive manufacturing offers many advantages. However, only a few research institutions and technology-leading companies use additive manufacturing for end-use part production because relevant challenges have not been sufficiently researched yet. Missing restrictions become apparent in the available geometrical accuracy. The objective of this investigation was the experimental determination of dimensional tolerances using standard parameters. To this end, a methodical procedure was set up. Based on experimentally determined deviations, dimensional tolerances were derived.


Dimensional tolerances for additive manufacturing: Experimental investigation of manufacturing accuracy for selective laser melting

T. Lieneke, S. de Groot, G. Adam, D. Zimmer, in: ASPE 2016 Summer Topical Meeting, 2016, pp. S.9-15


Funktionsintegration additiv gefertigter Dämpfungsstrukturen bei Biegeschwingungen

T. Künneke, D. Zimmer, in: DVM Tagung - Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen, 2016, pp. 151-160

Additive manufacturing processes offer great freedom in the design of components. This enables a high level of function integration. Also in terms of vibration damping, additive manufacturing yields opportunities for the selective implementation of damping functions due to their characteristics. In powder-based processes the disperse support material can be kept inside the cavities of the structure. This powder material can act as a particle damper. Due to the freedoms in design, the damping behavior can be adjusted selectively by varying the geometrical features of the cavities. Within this paper, investigations on the damping behavior of additive manufactured parts regarding free bending vibrations are focused.


Influences on the dimensional Accuracy of Laser Sintered Parts along the Process Chain

S. Josupeit, P. Delfs, T. Lieneke, H. Schmid, in: 27th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium , 2016


Intelligent Operating Strategy for an Internal Rubber Mixer's Multi-Motor Drive System Based on Artificial Neural Network

M. Strop, D. Zimmer, in: IEEE 21st International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) , 2016, pp. 1-9

DOI


Reproducibility of the Dimensional Accuracy - Investigations for FDM

F. Knoop, T. Lieneke, V. Schoeppner, in: ASPE Spring Topical Meeting, 2016, pp. S.3-8

DOI


Reproducibility of the Dimensional Accuracy - Investigations for FDM

F. Knoop, T. Lieneke, V. Schoeppner, in: Summer Topical Meeting 2016, 2016



Entwicklung einer Methode zur systematischen Erarbeitung von Maßtoleranzen für additive Fertigungsverfahren

T. Lieneke, G. Adam, S. Leuders, F. Knoop, S. Josupeit, P. Delfs, N. Funke, D. Zimmer, in: Proceedings of the Rapid Tech 2015, 2015


On tolerances for additive manufacturing

G. Adam, in: Inside 3D Printing Conference and Expo, 2015


Systematical determination of dimensional tolerances for additive manufacturing

T. Lieneke, in: 26th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium, 2015


Systematical determination of tolerances for additive manufacturing by measuring linear dimensions

T. Lieneke, G. Adam, S. Leuders, F. Knoop, S. Josupeit, P. Delfs, N. Funke, D. Zimmer, in: 26th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium, 2015, pp. 371-384

Additive manufacturing offers many technical and economical benefits. In order to profit from these benefits, it is necessary to consider the manufacturing limits and restrictions. This applies in particular to the geometrical accuracy. Therefore, the achievable geometrical accuracy needs to be investigated, which enables the determination of realistic tolerances. Thus, two different aims are considered. The first aim is the determination of dimensional tolerances that can be stated if additive manufacturing is used under normal workshop conditions. Within the second aim, relevant process parameters and manufacturing influences will be optimized in order to reduce dimensional deviations. To achieve both aims a method was developed first. This method identifies relevant influential factors on the geometrical accuracy for the processes Fused Deposition Modeling (FDM), Laser Sintering (LS) and Laser Melting (LM). Factors were selected that are expected to affect the geometrical accuracy mainly. The first investigations deal with measuring linear dimensions on a designed test specimen and the derivation of achievable dimensional tolerances. This paper will present both, the developed method and the first results of the experimental investigations.


Data Acquisition and Signal Analysis from Measured Motor Currents for Defect Detection in Electromechanical Drive Systems

C. Lessmeier, O. Enge-Rosenblatt, C. Bayer, D. Zimmer, in: European Conference of the PHM Society 2014 (EPHM14), Prognostics and Health Management Society , 2014



Extension of prior developed design rules (LS)

G. Adam, D. Zimmer, in: ASPE - Spring topical meeting 2014, 2014

DOI



Intelligent Operating Strategies for Multi-Motor Drive Systems

M. Strop, C. Hölscher, D. Zimmer, in: OPT-i 2014. 1st International Conference on Engineering and Applied Sciences Optimization, Institute of Structural Analyses and Antiseismic Research, 2014, pp. 626-663



Design for additive manufacturing

G. Adam, D. Zimmer, 2013




Multiobjective Optimization including Safety of Operation Applied to a Linear Drive System

T. Meyer, C. Hölscher, M. Menke, W. Sextro, D. Zimmer, in: PAMM - Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics , Gesellschaft für Angewandte Mathematik und Mechanik (GAMM), 2013, pp. 483-484

DOI


Anforderungen an Bremssysteme in der industriellen Antriebstechnik

N. Kriegel, M. Wecker, D. Zimmer, in: VDI-Konferenz Innovative Bremstechnik, Verein Deutscher Ingenieure (VDI), 2012



Entwicklung eines modularen Antriebssystems für Kautschukinnenmischer

N. Fiekens, D. Zimmer, S. Michaelis, V. Schöppner, T. Hallmann, in: DKT 2012. Deutsche Kautschuk Tagung, Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V. (DKG), 2012


Hierarchical optimization of coupled self-optimizing systems

C. Hölscher, D. Zimmer, J.H. Keßler, M. Kruger, A. Trächtler, in: IEEE International Conference on Industrial Informatics, Industrial Informatics (INDIN), 2012, pp. 1080-1085

DOI


Low friction Rotary Shaft Seal. Verlustleistungsreduziertes Dichtsystem

K. Nolte, D. Zimmer, in: International Sealing Conference, Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA), 2012


Dissertationen

Beitrag zur Bewertung der funktionalen Sicherheit von Federkraftbremsen

C. Hübner, Shaker Verlag GmbH, 2020

Federkraftbremsen für industrielle Anwendungen tragen häufig zur Erfüllung einer Sicherheitsfunktion bei. Um Sicherheitsfunktionen zu validieren, sind Sicherheitskennzahlen einzelner Elemente erforderlich. Für Federkraftbremsen werden diese bis dato nur vereinzelt zur Verfügung gestellt. Weiterhin existiert kein Konsens über deren Ermittlung. In dieser Arbeit wird ein bauteilorientierter Ansatz zur Ermittlung von Sicherheitskennzahlen für Federkraftbremsen diskutiert. Unter Berücksichtigung relevanter rechtlich-normativer Rahmenbedingungen wird eine qualitative Zuverlässigkeitsanalyse durchgeführt. Es folgt die simulative und experimentelle Untersuchung einer konkreten Bauteilschadensart. Abschließend wird ein Zuverlässigkeitsblockdiagramm auf Grundlage gewonnener Erkenntnisse hergeleitet.


Beitrag zur Bewertung der funktionalen Sicherheit von Federkraftbremsen

C. Hübner, Shaker Verlag GmbH, 2020

Federkraftbremsen für industrielle Anwendungen tragen häufig zur Erfüllung einer Sicherheitsfunktion bei. Um Sicherheitsfunktionen zu validieren, sind Sicherheitskennzahlen einzelner Elemente erforderlich. Für Federkraftbremsen werden diese bis dato nur vereinzelt zur Verfügung gestellt. Weiterhin existiert kein Konsens über deren Ermittlung. In dieser Arbeit wird ein bauteilorientierter Ansatz zur Ermittlung von Sicherheitskennzahlen für Federkraftbremsen diskutiert. Unter Berücksichtigung relevanter rechtlich-normativer Rahmenbedingungen wird eine qualitative Zuverlässigkeitsanalyse durchgeführt. Es folgt die simulative und experimentelle Untersuchung einer konkreten Bauteilschadensart. Abschließend wird ein Zuverlässigkeitsblockdiagramm auf Grundlage gewonnener Erkenntnisse hergeleitet.


Entwurf eines Simulationsmodells zur Beurteilung und Beeinflussung des dynamischen Betriebsverhalten von Spindelhubantrieben mit Trapezgewindespindel

J. Tominski, Shaker Verlag GmbH, 2020

Elektromechanische Spindelhubantriebe werden in einer Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen mit jeweils spezifischen Prozesskennwerten eingesetzt. Dabei kann es vorkommen, dass das dynamische Betriebsverhalten eines Spindelhubantriebs unerwünschte Schwingungen aufweist. Um unerwünschte Betriebszustände bereits vor dem realen Anwendungsfall ersichtlich zu machen, wird im Rahmen dieser Arbeit ein Simulationsmodell von Spindelhubantrieben mit Trapezgewindespindel entwickelt. Dazu wird zunächst recherchiert, welche Schwingungsphänomene in einem Spindelhubantrieb entstehen können. Die Modellbildung wird durch eine Verifikation anhand der identifizierten Schwingphänomene begleitet. Im Anschluss erfolgt eine Validierung des Simulationsmodells durch experimentelle Messungen. Mittels einer Parameterstudie werden Einflussgrößen von zwei Schwingphänomenen analysiert. Die erzielten Erkenntnisse werden anschließend erfolgreich auf ein zuvor schwingungsanfälliges Antriebssystem zugunsten eines stabilen, dynamischen Betriebsverhaltens übertragen, wodurch die Gültigkeit des Modells nachgewiesen wird.










Beitrag zur Geräuschminderung an Federkraftbremsen

M. Wecker, Der Andere Verlag, 2013



Zeitschriftenaufsätze

Funktionsoptimierte AM-Gestaltung eines E-Rotors

S. Magerkohl, D. Zimmer, L. Tasche, M. Schaper, S. Urbanek, B. Ponick, antriebstechnik - Zeitschrift für Konstruktion, Entwicklung und Anwendung von Antrieben und Steuerungen (2021), 60(6), pp. 36-43

Die Additive Fertigung bietet ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit und ermöglicht die wirt-schaftliche Nutzung von konventionell schwer zu verarbeitenden Materialien. Diese Merk-male ermöglichen neuartige Lösungsansätze bei Funktionsbauteilen in fast allen Anwen-dungsbereichen. Dieses Potential kann auch im Elektromaschinenbau genutzt werden. Am Bespiel des Rotors einer permanentmagneterregten Synchronmaschine (PMSM) lassen sich die Herausforderungen und Möglichkeiten exemplarisch beschreiben.


Soft-magnetic behavior of laser beam melted FeSi3 alloy with graded cross-section

A. Andreiev, K. Hoyer, D. Dula, F. Hengsbach, M. Haase, J. Gierse, D. Zimmer, T. Tröster, M. Schaper, Journal of Materials Processing Technology (2021)

DOI


Zukunftstechnologie und moderne Antriebe kombiniert: AM in modularen Antriebssystemen

D. Zimmer, T. Koers, T. Bührmann, Newsletter der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (2021), 1, pp. 9-10


Entwurf eines Simulationsmodells zur Bewertung des Betriebsverhaltens von elektromechanischen Spindelhubantrieben

J. Tominski, D. Zimmer, Konstruktion - Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe (2020), 72(4), pp. 72-82

Simulationsmethoden bieten die Möglichkeit, instabile Betriebszustände von Antriebssystemen noch vor dem Einsatz in einer realen Anwendung zu identifizieren und gezielt Gegenmaßnahmen abzuleiten. In dem vorliegenden Artikel wird die Entwicklung eines Simulationsmodells für elektro- mechanische Spindelhubantriebe beschrieben. Im Fokus der Betrachtung stehen insbesondere reibungsinduzierte Schwingphänomene, die in Schneckengetrieben und Trapezgewindespindeln entstehen können. Das Simulationsmodell wird anhand von experimentellen Messungen für mehrere stabile Betriebspunkte und für einen instabilen Betriebszustand validiert. Eine Diskussion der Ergebnisse schließt den Beitrag ab.


Integration von Sprach- und Fachlernen im Kontext chinesisch-deutscher Kooperationsstudiengänge am Beispiel des Maschinenbaustudiums an der Chinesisch-Deutschen Technischen Fakultät (CDTF, Qingdao/Paderborn)

V. Denzer, A. Didier, S. Drumm, D. Hambach, M. Kaplinska-Zajontz, J. Noeke, J. Settinieri, L. Xi, H. Zhu, Informationen Deutsch als Fremdsprache (2019), 46(1), pp. 178-199

DOI


Schall mittels Pulver dämpfen

T. Künneke, D. Zimmer, konstruktionspraxis (2019), 6, pp. 24-26


Additive Fertigung nach Maß

F. Knoop, T. Lieneke, V. Schöppner, D. Zimmer, Kunststoffe (2018), 6, pp. 70-73

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Energieeffiziente Federkraftbremse

M.H. Schadomsky, D. Zimmer, C. Neumann, Konstruktion - Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe (2018), pp. 73-82

Die Federkraftbremse ist eine in der elektromechanischen Antriebstechnik häufig eingesetzte Komponente. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, bewegliche Lasten im Stillstand zu halten, sowie bei Stromausfall automatisch einen Notstopp einzuleiten. Das Öffnen und Offenhalten der Federkraftbremse erfolgt elektromagnetisch; das Schließen wird durch Druckfedern realisiert. Aufgrund der Kennlinie des Elektromagneten bietet sich hinsichtlich der Energieeffizienz ein nennenswertes Optimierungspotential. Der vorliegende Beitrag beschreibt die systematische Entwicklung eines Funktionsmusters, das bei ähnlichen Stückkosten und geringerem Materialeinsatz insbesondere für die Funktion „Halten“ eine signifikante Reduzierung des Energiebedarfs erreicht.


Erarbeitung von Konstruktionsregeln für Hybridbauteile: Integration von metallischen Einlegern in FDM-Strukturen

F. Knoop, M. Köhler, T. Lieneke, D. Zimmer, V. Schöppner, Konstruktion - Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe (2018), 10, pp. 83-88


Iterative Produktentwicklung und Produktionsplanung für die Additive Fertigung

A. Jacob, T. Künneke, T. Lieneke, T. Baumann, N. Stricker, D. Zimmer, G. Lanza, ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb (2018), 113(11), pp. 742-745

Die Additive Fertigung eröffnet neue Freiheitsgrade in der Produktentwicklung. Unsicherheiten über die Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit der aus der Konstruktion ableitbaren Fertigungstechnologieketten sind zu beachten. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, welche die Anpassung einer bestehenden Konstruktionsmethode berücksichtigt und eine iterative Bewertung der Konstruktionsentscheidungen anhand von Technologieketten ermöglicht. Hiermit können die Potenziale der additiven Fertigungstechnologien zielgerichtet realisiert werden.


Frequenzselektiver Schadensindikator für die Diagnose von Wälzlagerschäden im elektrischen Antriebsstrang

C. Piantsop Mbo'o, C. Lessmeier, D. Zimmer, K. Hameyer, antriebstechnik - Zeitschrift für Konstruktion, Entwicklung und Anwendung von Antrieben und Steuerungen (2017), 56(5), pp. 64-69


Kombination etablierter und additiver Fertigung: Wirtschaftlicher Einsatz des Laser-Strahlschmelzens (LBM) durch die Kombination mit etablierten Fertigungsverfahren in einer Prozesskette

N. Eschner, R. Kopf, T. Lieneke, T. Künneke, D. Berger, B. Häfner, G. Lanza, D. Zimmer, ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb (2017), 112(7-8), pp. 469-472

Der Serieneinsatz der additiven Fertigung ist maßgeblich durch die hohen Kosten und der geringen Produktivität der Verfahren limitiert. Der hier vorgestellte Ansatz zeigt, wie die Wirtschaftlichkeit des Laser-Strahlschmelzens (LBM) durch die Kombination mit etablierten Fertigungsverfahren erhöht werden kann. Ziel ist es, nur solche Funktionsträger additiv zu fertigen, die einen höheren Kundennutzen bringen. Dazu werden Konstruktionsrichtlinien definiert, Prozessketten erarbeitet und eine Qualitätssicherung mittels Ultraschallüberwachung realisiert.


Mehrmotorenantriebssysteme - Intelligente Betriebsstrategie

U. Brückner, M. Strop, D. Zimmer, antriebstechnik - Zeitschrift für Konstruktion, Entwicklung und Anwendung von Antrieben und Steuerungen (2017), 56(3), pp. 74-81


Effizienzorientierte Optimierung der Baustruktur von MMDS-Sammelgetrieben

U. Brückner, M. Strop, D. Zimmer, antriebstechnik - Zeitschrift für Konstruktion, Entwicklung und Anwendung von Antrieben und Steuerungen (2016), 55(10), pp. 106-113


Örtlich konzentrierte Mehrmotorenantriebssysteme - Ein Lösungsansatz für ganzheitlich modulare Antriebssysteme

U. Brückner, M. Strop, D. Zimmer, antriebstechnik - Zeitschrift für Konstruktion, Entwicklung und Anwendung von Antrieben und Steuerungen (2016), 55(3), pp. 84-89


Intelligente Betriebsstrategien für Mehrmotorenantriebssysteme

C. Hölscher, M. Strop, D. Zimmer, Konstruktion - Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe (2015), 67(1-2), pp. 55-66


On design for Additive Manufacturing - evaluating geometrical limitations

G. dell'Aere, D. Zimmer, Rapid Prototyping Journal (2015), 21(6), pp. 662-670

Purpose – The purpose of this paper is to present Design Rules for additive manufacturing and a method for their development. Design/methodology/approach – First, a process-independent method for the development of Design Rules was worked out. Therefore, geometrical standard elements and attributes that characterize the elements’ shapes have been defined. Next, the standard elements have been manufactured with different attribute values with Laser Sintering, Laser Melting and Fused Deposition Modeling, and their geometrical quality was examined. From the results, Design Rules for additive manufacturing were derived and summarized in a catalogue. Findings – Due to the process independent method, Design Rules were developed that apply for the different considered additive manufacturing technologies equally. These Design Rules are completely function-independent and easily transferable to individual part designs. Research limitations/implications – The developed Design Rules can only apply for the considered boundary conditions. To extend the Design Rules’ validity, their applicability should be proven for other boundary conditions. Practical implications – The developed Design Rules practically support the design of technical parts. Additionally they can be used for training and teaching in the field of “design for additive manufacturing”. Originality/value – The developed Design Rules constitute a first step toward general Design Rules for Additive Manufacturing. Thus, they might form a suitable basis for further scientific approaches, and the Design Rules can be used to set up teaching documentations for lessons and seminars.


Auswahl anwendungsoptimaler Antriebssysteme als Basis für die Komposition von Antriebsbaukästen

A. Klause, D. Zimmer, Entwerfen - Entwickeln - Erleben 2014. Beiträge zur virtuellen Produktentwicklung und Konstruktionstechnik (2014), pp. 619-639


Design for Additive Manufacturing - Element transitions and aggregated structures

G. Adam, D. Zimmer, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology (2014), 7(1), pp. 20-28

Additive Manufacturing technologies create parts layer by layer. Thereby, lots of benefits are offered. Especially extended design freedoms provide new potentials for the design of technical parts. To make these benefits accessible to different user groups, design rules for Additive Manufacturing were developed within the project ‘‘Direct Manufacturing Design Rules’’. Therefore a process independent method was defined first. Next, design rules were developed for Laser Sintering, Laser Melting and Fused Deposition Modeling. The results were summarized in a design rule catalog and support a suitable design for Additive Manufacturing


Intelligente Betriebsstrategien für Mehrmotorenantriebssysteme

D. Zimmer, C. Hölscher, M. Strop, Newsletter der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (2014), 1, pp. 7-9

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Konzeption von Antriebssystembaukästen auf der Basis von branchenspezifischen Antriebslösungen

A. Klause, D. Zimmer, Konstruktion - Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe (2014), 66(5), pp. 61&66


Konstruktionsregeln für additive Fertigungsverfahren

G. Adam, D. Zimmer, Konstruktion (2013), 7(8), pp. 77-82

Additive Fertigungsverfahren stellen Bauteile und Baugruppen aus Kunststoff- oder Metallwerkstoffen schicht¬weise, ohne formgebendes Werkzeug her. Daraus resultierende Gestaltungsmöglichkeiten schaffen einen großen Nutzen für Anwender dieser Technologie. Um diesen Nutzen einem breiten An-wenderkreis zugänglich zu machen, werden im Projekt „Direct Manufacturing Design Rules“ (DMDR) Konstruktionsregeln für Additive Fertigungsverfahren erarbeitet. Hierzu wird zunächst eine verfahrens-unabhängige Methode zur Erarbeitung der Konstruktionsregeln entwickelt. Diese ermöglicht die Erar-beitung von Konstruktionsregeln, die zunächst für die hier betrachteten Additiven Fertigungsverfahren und Werkstoffe gelten. Die Ergebnisse werden in einem Konstruktionsregelkatalog zusammengefasst.


Ökonomisch-ökologische Bewertung von elektromechanischen Antriebssystemkonzepten. Ein Werkzeug zur schnellen und wirtschaftlichen Konzipierung optimaler Antriebssysteme für spezifische Anwendungen

D. Zimmer, A. Klause, Newsletter der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (2013), 2, pp. 20-21

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Anforderungen an Bremssysteme der industriellen Antriebstechnik

N. Kriegel, D. Zimmer, Newsletter der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (2012), 2, pp. 16-17

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Untersuchung von Bauteilschäden elektrischer Antriebsstränge im Belastungsprüfstand mittels Statorstromanalyse

D. Zimmer, C. Lessmeier, K. Hameyer, C. Piantsop Mbo'o, I. Coenen, ant Journal - Anwendungsnahe Forschung für Antriebstechnik im Maschinenbau (2012), 1, pp. 8-13


Patente

Trainingsgerät mit Laufbandeinheit

J. Tominski, D. Zimmer, V. Just, C. Lankeit, F. Oestersötebier, A. Trächtler. Trainingsgerät mit Laufbandeinheit, Patent DE 10 2017 003 587 A1. 2018.


Bremseinrichtung für eine im unbetätigten Zustand eingefallene Bremse und entsprechende Aktoreinrichtung zum Lüften der Bremse

D. Zimmer, M. Schadomsky, N. Kriegel, W. Küter, C. Neumann. Bremseinrichtung für eine im unbetätigten Zustand eingefallene Bremse und entsprechende Aktoreinrichtung zum Lüften der Bremse, Patent DE 10 2015 010 495 A1. 2017.


Wellendichtsysteme

D. Zimmer, K. Nolte, J. Hütte. Wellendichtsysteme, Patent EP 2 497 977 B1.. 2015.


Reporte

Kombination und Integration etablierter Technologien mit additiven Fertigungsverfahren

T. Lieneke, T. Künneke, N. Eschner, A.. Jacob, M.. Schäfer, T. Hickmann, R. Faroun, M.. Hoffmann, M. Scholl, K. Baumeister, D. Zimmer, G. Lanza, 2020


Weichmagnetische Werkstoffe für die additive Fertigung von E-Motoren

A. Taube, S. Lammers, S. Urbanek, R. Mrozek, Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., 2018


Machbarkeitsstudie 3D Druck Elektromotoren

S. Lammers, F. Quattrone, R. Mrozek, Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., 2016


Verbundprojekt Energieeffiziente Federkraftbremse: Abschlussbericht. Berichtszeitraum: 01.05.2012 - 31.03.2016

M.H. Schadomsky, D. Zimmer, N. Kriegel, C. Neumann, W. Küter, E. Menzel, 2016

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