VDI 3405-2014 Additive manufacturing processes rapid manufacturing - Basics definitions processes.pdf

1、ICS 25.020 VDI-RICHTLINIEN Dezember 2014 December 2014 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Additive Fertigungsverfahren Grundlagen, Begriffe, Verfahrensbeschreibungen Additive manufacturing processes, rapid manufacturing Basics, definitions, processes VDI 3405 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die

2、 deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Produktionstechnik und Fertigungsverfahren VDI-Hand

3、buch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Teil 2: Fertigungsverfahren Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgaben:VDI34042009-12;2014-05 EntwurfFormereditions:VDI34042009-12,2014-05DraftZu beziehen durch/ Availableat

4、BeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2014Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung 2 1 Anwendungsbereich 2 2 Begriffe . 3 3 Abkrzungen 4 4 Bauteilarten und Verwendungszweck 5 5 Verfahrensgrundlagen . 6 5.1 Prozessket

5、ten . 6 5.2 Verfahrensbeschreibung kommerziell erhltlicher Systeme . 7 5.3 Nachbehandlung 22 6 Datenaustausch . 24 6.1 Datenfluss 24 6.2 Datenformate . 26 6.3 Datenvorbereitung . 29 7 Anforderungen an das Bauteil und Auswahl-kriterien fr dessen additive Fertigung 31 7.1 Anforderungskriterien und Qua

6、littsmerkmale . 31 7.2 Auswahlkriterien fr das additive Fertigungsverfahren . 32 8 Bauteil- und Prozessprfung 33 8.1 Anforderungen fr das Bauteil und Qualittskriterien . 33 8.2 Prfung des Bauteils 35 9 Anforderungsliste und Liefervereinbarungen 36 10 Sicherheit und Umwelt 36 Anhang Ergnzung zu Absch

7、nitt 9 37 Schrifttum 40 Preliminary note 2 Introduction . 2 1 Scope 2 2 Terms and definitions 3 3 Abbreviations . 4 4 Component types and intended purpose . 5 5 Process fundamentals . 6 5.1 Process chains 6 5.2 Description of processes involved in commercially available systems . 7 5.3 Post-processi

8、ng 22 6 Data exchange 24 6.1 Data flow . 24 6.2 Data formats 26 6.3 Data preparation . 29 7 Performance of the component and selection criteria of the suitable additive process . 31 7.2 Performance criteria and quality characteristics 31 7.2 Selection criteria for additive manufacturing techniques 3

9、2 8 Component and process testing . 33 8.1 Component specifications and quality criteria 33 8.2 Component test 35 9 List of requirements and supply agreements 36 10 Safety and environment . 36 Annex Addendum to Section 9 . 37 Bibliography 40 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8FD9NormCD - Sta

10、nd 2015-01 2 VDI 3405 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronisch

11、en Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtl

12、ich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3405. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and

13、 rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is p

14、ermitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/3405. Einl

15、eitung Diese Richtlinie wendet sich an Anwender und Produzenten von additiven Fertigungsverfahren. In dieser Richtlinie sind wesentliche Gesichtspunk-te zusammengestellt, die bei der Planung, Ferti-gung und Beurteilung von additiv gefertigten Bau-teilen von Bedeutung sein knnen. Daraus werden Handlu

16、ngsfreirume abgeleitet. Die Richtlinie legt Begriffe fest und behandelt die Grundlagen der Verfahren, beinhaltet relevante Qualittskenngr-en und geht auf die Prfung von Bauteilen und auf Inhalte von Liefervereinbarungen ein. Dabei erfasst sie auch sicherheitstechnische und umwelt-relevante Aspekte.

17、Die vorliegende Richtlinie setzt beim Leser Grund-kenntnisse ber den Prozessablauf der verschiede-nen Verfahren voraus. Auf Details der in der Pra-xis eingesetzten Verfahren wird nur insoweit ein-gegangen, wie dies fr das Verstndnis der Aussa-gen erforderlich ist. Anmerkung: Es besteht die Mglichkei

18、t, dass in dieser Richt-linie Marken- oder Patentrechte berhrt sein knnten, ohne dass diese identifiziert wurden. Introduction This standard is aimed at users and producers of additive manufacturing processes. It covers the principal considerations which apply to the design, fabrication and assessme

19、nt of parts produced by additive manufacturing and defines the scope of applications. It specifies terms and definitions and deals with the fundamentals of the processes involved. This standard contains relevant quality parameters and explains in detail compo-nent testing and the drawing up of suppl

20、y agree-ments. It also covers safety-related and environ-mental aspects. The standard assumes that the reader has a basic understanding of the process flow of various dif-ferent additive processes. It explains the processes used in practice in only as much detail as is neces-sary to understand the s

21、tatements. Note: Attention is drawn to the possibility that this standard may affect trademark or patent rights without knowledge. 1 Anwendungsbereich Die additiven Fertigungsverfahren sind fester Be-standteil des Produktentstehungsprozesses. Sie werden fr die Herstellung von Prototypen, Werkzeugen

22、und Endprodukten eingesetzt. Neben technischen Anwendungen wird diese Quer-schnittstechnologie heute vielfltig eingesetzt. Applikationen gibt es z. B. in Gebieten wie Archi-tektur, Medizin, Archologie, Kunst und Kartogra-fie. 1 Scope Additive manufacturing processes are an inherent part of the produ

23、ct development process. They are used to manufacture prototypes, tools and end products. The scope of this interdisciplinary technology now covers diverse application fields in addition to engineering, ranging from architecture and medicine to archaeology, art and cartography.B55EB1B3E14C22109E918E8

24、EA43EDB30F09DCBB7EF8FD9NormCD - Stand 2015-01All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3405 3 Im Zuge der Entwicklung haben sich unterschied-liche Begriffe gebildet, die hufig nicht eindeutig definiert und voneinander abgegrenzt sind. Dar-ber hinaus bietet der Markt ve

25、rschiedene Verfah-ren an, deren Chancen, Mglichkeiten und Gren-zen hinsichtlich ihrer Anwendung nicht immer deutlich zu erkennen sind. Diese Richtlinie gibt dem Anwender (Auftragge-ber) und dem Hersteller (externer wie interner Dienstleister) praxiserprobte Hinweise und Emp-fehlungen, die Kommunikat

26、ion zwischen Kunde und Lieferant zu verbessern und zu einer verbind-lichen Leistungsgestaltung und einer reibungsfrei-en Abwicklung beizutragen. Die Richtlinie erlutert die kommerziell erhltlichen additiven Fertigungsverfahren, ermglicht eine bessere Bewertung verschiede-ner additiver Fertigungsverf

27、ahren, nennt die Qualittsmerkmale verschiedener additiver Fertigungsverfahren, empfiehlt den Umfang und Inhalt von Prf-ungen und Liefervereinbarungen. Die Richtlinie ist berall dort anwendbar, wo addi-tive Fertigungsverfahren eingesetzt werden. Das betrifft vor allem die Bereiche Herstellung von add

28、itiven Fertigungsanlagen und deren Zubehr inklusive Software, Materialentwicklung und -vertrieb, Additive Fertigung von Bauteilen, Werkzeugen und Endprodukten, Einsatz dieser Bauteile, Werkzeuge und End-produkte. Detaillierte Informationen zur additiven Fertigung mit Kunststoffen sind in VDI 3405 Bl

29、att 1 zu fin-den; VDI 3405 Blatt 2 behandelt Metalle. During its development, different terms and defini-tions have emerged which are frequently ambigu-ous and confusing. Moreover, there are various different processes available on the market and it is not always clear what opportunities, potential

30、and limitations they offer in terms of application. This standard offers field-tested recommendations and advice to users (customers) and manufacturers (both external and internal service providers), to improve communication between customer and supplier and contribute to an authoritative perfor-man

31、ce design and a smooth handling of the pro-ject. The standard explains the commercially available additive manufacturing processes, facilitates a better assessment of different additive manufacturing processes, specifies the quality parameters of different additive manufacturing processes, recommend

32、s the scope and content of tests and supply agreements. This standard applies wherever additive manufac-turing processes are used, and to the following fields in particular production of additive manufacturing systems and equipment including software, material development and distribution, additive

33、manufacturing of parts, tools and end products, use of these parts, tools and end products. Detailed information on additive manufacturing of polymer parts is given in VDI 3405 Part 1; VDI 3405 Part 2 covers metal parts. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: Ad

34、ditive Fertigung (generative Fertigung, Additive Manufacturing) Anwendung additiver Fertigungsverfahren. Anmerkung: Additive Fertigung wird immer hufiger auch als 3-D-Drucken bezeichnet, jedoch steht in dieser Richtlinie 3-D-Drucken nur fr ein bestimmtes additives Verfahren. Additives Fertigungsverf

35、ahren Fertigungsverfahren, bei dem das Werkstck ele-ment- oder schichtweise aufgebaut wird. 2 Terms and definitions For the purposes of this standard, the following terms and definitions apply: Additive manufacturing Use of additive manufacturing processes. Note: Additive manufacturing is increasing

36、ly referred to as 3D printing but in this standard, 3D printing is used only for a certain additive process. Additive manufacturing process Manufacturing process in which the workpiece is built up in successive layers or units. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8FD9NormCD - Stand 2015-01 4 V

37、DI 3405 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Bauplatte Grundplatte (nicht additiv hergestellt), auf der das Bauteil additiv aufgebaut wird. Anmerkung: Die Abmae der Bauplatte limitieren die Grund-flche des Bauvolumens, in dem Bauteile fr den Aufbau platziert werde

38、n knnen. Bauplattform mit Hubtisch Schnittstelle zur Montage der Bauplatte in die ad-ditive Fertigungsanlage. Anmerkung: Der Hubtisch ermglicht ein genaues Verfahren der Bauplattform und damit der Bauplatte. Direct Manufacturing (Rapid Manufacturing) Additive Herstellung von Endprodukten. Anmerkung

39、1: Das Bauteil weist beim Direct Manufacturing alle Merkmale des Endprodukts auf oder es wird vom Kunden fr den Serieneinsatz“ akzeptiert. Anmerkung 2: Post-Prozesse z. B. zur Fertigung von Funkti-onsflchen, zur Wrmebehandlung etc. knnen vor der Auslie-ferung an den Kunden erforderlich sein. Rapid P

40、rototyping (RP) Additive Herstellung von Bauteilen mit einge-schrnkter Funktionalitt, bei denen jedoch spezifi-sche Merkmale ausreichend gut ausgeprgt sind. Anmerkung: Das Material kann Serienmaterial sein. Auer-dem kann die Konstruktion fertigungsgerecht im Sinne der Serienfertigung sein. Beispiel:

41、 Rapid Prototyping wird zur Herstellung von Proto-typen und Versuchsteilen eingesetzt. Rapid Tooling Anwendung der additiven Methoden und Verfahren auf den Bau von Endprodukten, die als Werkzeuge, Formen oder Formeinstze verwendet werden. Sttzkonstruktion Hilfsgeometrie zur Sicherstellung einer mech

42、ani-schen Anbindung berhngender Bauteilbereiche. Anmerkung: Die Sttzkonstruktion kann entweder an die Bauplatte oder an darunterliegende Bauteilbereiche erfolgen. Darber hinaus stellen Sttzkonstruktionen eine Mglichkeit zur Regulierung des Wrmeflusses dar. Build tray Base plate (not additively manuf

43、actured) on which the part is built up in successive layers. Note: The dimensions of the build tray limit the footprint that the additively manufactured part can occupy. Build platform with retractable table Interface for installing the build tray in the additive manufacturing system. Note: The retr

44、actable table enables the build platform and thus the build tray to be accurately positioned. Direct manufacturing (rapid manufacturing) Additive fabrication of end products. Note 1: In direct manufacturing the part has all the character-istics of the end product or is accepted by the customer as su

45、itable for series production. Note 2: Post-processing treatments, e.g. to produce function-al surfaces, for heat treatment, etc. may be required before delivery to the customer. Rapid prototyping (RP) Additive fabrication of parts with limited function-ality, but with sufficiently well-defined speci

46、fic characteristics. Note: The material can be engineering material, and the design can be suitable for series production. Example: Rapid prototyping is used to manufacture proto-types and test parts. Rapid tooling The use of additive technologies and processes to fabricate end products which are us

47、ed as tools, moulds and mould inserts. Support structure Auxiliary geometry designed to mechanically sup-port overhanging sections of the part. Note: The support structure may be attached either to the build tray or to sections of the part beneath it. Support struc-tures also provide an opportunity

48、to control heat flow. 3 Abkrzungen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Abkrzungen verwendet: 3DP 3D-Printing (dt.: 3-D-Drucken) AMF Additive Manufacturing File Format CAD Computer-Aided Design CAM Computer-Aided Manufacturing CoCr Kobalt-Chrom DLP1)Digital Light Processing 3 Abb

49、reviations The following abbreviations are used throughout this standard: 3DP 3D printing AMF additive manufacturing file format CAD computer-aided design CAM computer-aided manufacturing CoCr cobalt-chrome DLP1)digital light processing 1)In dieser Richtlinie ist mit DLP nicht die Marke von Texas Instruments Incorporated gemeint. / In this standard DLP does not stand for the trademark of Texas Instruments Incorporated. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F0