Forschung an der GSaME - Status und Ergebnisse 2012

Prozessentwicklung – entlang der Prozesskette von der Rohstoffkonditionierung über dasFormgebungsverfahren bis zur Endbearbeitung –, der die erforderlichen hohen Qualitätenimplantatkeramischer Produkte mit den Kostenzielen für einen breiteren Markt in Einklangbringt.Ziel des Forschungsobjekts ist die Herstellung von keramischen Gelenkprothesen durchkeramischen Spritzguss, der die Zykluszeit und Nacharbeit deutlich reduziert. Zur qualitativenOptimierung der Bauteileigenschaften hinsichtlich absoluter mechanischer Eigenschaften undZuverlässigkeit sowie der Prozesstechnologie im Hinblick auf Effizienz und den Kosten derProduktion, wurde eine Studie durchgeführt. Die keramischen Materialien werden zurSteigerung der Risszähigkeit durch Plateletverstärkung, die Entwicklung des Feedstocks(Mischung der keramischen Pulver mit den organischen Zusatzstoffen), die Analyse derrheologischen Eigenschaften beim Spritzgießprozess, die thermokinetische Analyse desEntbinderungs- und Sinterprozesses optimiert. Die mechanischen Eigenschaften derkeramischen Komponenten und das Alterungsverhaltens ZTA Keramikspritzguss werdencharakterisiert.ThemaC25: Entwicklung einer Methode zur Kopplung der Offline-Generierung von Robotertrajektorien mit Prozesssimulationenbei der thermokinetischen BeschichtungDoktorand:M.Sc. Eng. Mohamed Abdelhalim El-horinyThesis Committee: Prof. Dr. Dr. h.c. Rainer Gadow (IFKB)Prof. Dr.-Ing. Peter. Klemm (ISW)Prof. Dr.-Ing. habil. Bernhard Mitschang (IPVS)Projektbeginn: 01.05.2012E-Mail:mohamed.elhoriny@gsame.uni-stuttgart.deZusammenfassungBei thermokinetischen Beschichtungsverfahren werden partikelbeladene Heißgasstrahlenverwendet, um keramische, metallische oder metall-keramische, funktionale Schichten fürindustrielle Anwendungen abzuscheiden. Durch das Schichtmaterial sowie denWärmeübertrag des heißen Gasstrahls auf die Oberfläche kommt es zu einer starkenAufheizung des Bauteils, die von der Prozessführung abhängig ist. Die Bewegungsform desBeschichtungsaggregates wird traditionell durch 6-Achs-Roboter mit manueller Teach-In-Programmierung realisiert. Der Spritzprozesse wird oft durch zeitaufwändige empirischeAnsätze optimiert. Gleichzeitig werden dadurch nicht unbedingt die besten Beschichtungsergebnissegarantiert. Intelligente Prozessplanung in einer virtuellen Fertigungsumgebungführt zu einer Reduktion des Planungsaufwands und ermöglicht eine Steigerung derReproduzierbarkeit und Genauigkeit der generierten Robotertrajektorien bei gleichzeitiggesteigerter Komplexität der zu beschichtenden Oberflächengeometrien.Zur Prozessoptimierung soll zukünftig ein Konzept entwickelt werden, welches diecomputerunterstützte Generierung von Brennerbewegungsformen durch Simulation desWärmeeintrags in das Bauteil, des Stoffauftrags und der resultierenden Schichteigenschaftenin einer virtuellen Fertigungsumgebung erlaubt. Ziel ist die automatisierte und52