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M.Sc. Tobias Lieneke

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M.Sc. Tobias Lieneke

Konstruktions- und Antriebstechnik

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2020

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


2019

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.


    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.


      2018

      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


        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


        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


        Additive Fertigung nach Maß

        V. Schöppner, D. Zimmer, F. Knoop, T. Lieneke, Kunststoffe (2018), 108. Jg. Heft 6


        Additive Fertigung nach Maß

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


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

        V. Schöppner, F. Knoop, M. Köhler, T. Lieneke, D. Zimmer, Konstruktion (2018), 70. Jg. Heft 10, pp. 83-88


        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.


          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


          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.


            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.


              2017

              Geometrische Toleranzen für additive Fertigungsverfahren

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


              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.


                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.


                  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


                  Dimensional Tolerances for Additive Manufacturing: Fused Deposition Modeling

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


                  2016

                  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.


                    Geometrische Genauigkeit von Lasersinter-Bauteilen: Einflüsse und Maßnahmen / Dimensional accuracy of polymer laser sintered parts: Influences and measures

                    W. Kniffka, M. Eichmann, G. Witt, S. Josupeit, P. Delfs, T. Lieneke, G. Adam, H. Schmid. Geometrische Genauigkeit von Lasersinter-Bauteilen: Einflüsse und Maßnahmen / Dimensional accuracy of polymer laser sintered parts: Influences and measures. 2016.

                    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, occurring deviations of the process have to be known to define tolerances for part design. Dimensional deviations 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 deviations 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.


                      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


                      Reproducibility of the Dimensional Accuracy - Investigations for FDM

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


                      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


                      Reproducibility of the Dimensional Accuracy - Investigations for FDM

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


                      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.


                        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.


                          Systematical determination of dimensional tolerances for additive manufacturing

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


                          Liste im Research Information System öffnen

                          Die Universität der Informationsgesellschaft