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Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Verfahren entwickelt, das Ladungsträger für die Logistik automatisiert erzeugt und herstellt. Es wird auf Basis der Ladungsgutgeometrie ein kastenförmiger Ladungsträger generiert, der nachfolgend bezüglich der Topologie optimiert wird, um den Materialeinsatz und die Fertigungszeit zu reduzieren. Für die Fertigung der Ladungsträger wird ein neuartiges additives Fertigungssystem verwendet, das direkt Kunststoffgranulat verarbeitet und aufgrund seines Aufbaus kostengünstig in der Anschaffung ist. Trotzdem kann die Kunststoffschmelze für die Fertigung eines Ladungsträgers ausreichend genau dosiert werden. Die Topologieoptimierung erfordert die Kenntnis über die Belastung des Ladungsträgers während des Transports, welche mit einer Kontaktsimulation ermittelt wird. Jedoch sind für die Simulation lange Rechenzeiten erforderlich, sodass eine alternative Heuristik entwickelt und der Kontaktsimulation gegenübergestellt wird. Während der Topologieoptimierung wird eine Überhangnebenbedingung verwendet, die eine Fertigung des Ladungsträgers durch einen 3D-Drucker ohne zusätzliche Stützstrukturen erlaubt. Überhangnebenbedingungen sind in der Literatur bereits bekannt, jedoch ist es gelungen, den erforderlichen Rechenaufwand für die Zusatzbedingung deutlich zu reduzieren. Zum Abschluss werden zwei Demonstratoren generiert und hergestellt.

Im Kontext der Umweltschädigung rücken Faktoren wie Nachhaltigkeit, biologische Abbaubarkeit, CO2-Neutralität und grundsätzlich auch die Vermeidung von petrochemisch erzeugten Kunststoffen zunehmend in den Fokus der Klimapolitik. Besonders für Einsatzmaterialien mit kurzen Lebenszyklen, welche sich überwiegend in der Verpackungsbranche wiederfinden, müssen daher biologische Alternativen gefunden werden. In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung eines neuartigen Extrusionssystems für ein stärkebasiertes und geschäumtes Ausgangsmaterial vorgestellt. Mit diesem Extrusionssystem wird ein additiver Fertigungsprozess auf Basis des FLM-Verfahrens realisiert. Auf diese Weise sollen für expandierte Stärkechips, welche bereits als nachhaltige Alternative für Füllmaterial im Verpackungs-bereich etabliert sind, weitere Einsatzgebiete eröffnet werden. Im Rahmen der Arbeit werden zunächst das Prinzip der Strangbildung und -auftragung mit dem expandierten Stärkematerial vorgestellt sowie der anlagentechnische Aufbau von Extrusionseinheit und Bewegungsapparat beschrieben. Das bestehende System wird auf seine Leistungsfähigkeit hin untersucht und es wird eine geeignete Systemeinstellung für die kontinuierliche Strangextrusion vorgenommen. Anhand verschiedener Druckszenarien werden die Prozesseigenschaften und -grenzen analysiert und entsprechende Gestaltungsregeln für einen erfolgreichen Druckprozess abgeleitet. Abschließend wird die erfolgreiche Produktion eines Demonstrationsteils dokumentiert, bei welcher diese Gestaltungsregeln berücksichtigt werden.

Die Technologie der additiven Fertigung (AM) bietet ein großes Potenzial für Leichtbauanwendungen und wird neben dem Rapid Prototyping auch immer häufiger für industrielle Anwendungen eingesetzt. Ein Nachteil dieses Verfahrens sind die lange Produktionszeit und die begrenzte Baugröße. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Untersuchung einer neuen Prozesskombination zur effizienten Herstellung von umformbaren Blechen mit strukturiertem Kern. Es wird ein kombinierter Prozess aus AM und anschließender Umformung der Blechhalbzeuge mit Kernstruktur entwickelt, der eine Steigerung der Zeiteffizienz von bis zu 380 % im Vergleich zur direkten Herstellung der Teile in Endgeometrie bietet. Die Umformung von AM-Blechen mit einem strukturierten Kern wird in dieser Arbeit erstmals untersucht. Die relative Dichte der Struktur ist ein entscheidendes Maß für die Umformbarkeit. Diese Versagensarten während des Biegens und Tiefziehens werden in Prozessfenstern in Abhängigkeit von der relativen Dichte der Kernstruktur berücksichtigt. Die Umformbarkeit von Blechen mit Kernstruktur wird durch die Kernstruktur selbst beeinflusst. Inhomogene Anbindungen zwischen dem Kern und den Deckblechen sind für Dehnungslokalisierungen verantwortlich, welche die Umformbarkeit einschränken. Zum Ende werden zwei neue Forschungsfelder beschrieben und erste Ergebnisse gezeigt. Hybride Sandwichbleche, die aus AM-Kernstrukturen und konventionell gewalzten Blechen bestehen, müssen verbunden werden, um die Größenbeschränkungen von AM-Maschinen zu überwinden. Ein weiteres Feld ist die Topologieoptimierung der Kernstruktur, für die eine Methodik mit ersten numerischen Ergebnissen gezeigt wird. Insgesamt bietet die neue Prozesskombination große Leichtbaupotenziale und Möglichkeiten zur Funktionsintegration in die Kernstruktur., Dortmunder Umformtechnik;37

Aktuelle gesellschaftliche und politische Forderungen an die Produktionstechnik wie Nachhaltigkeit und Klimaschutz können bei der Fertigung flächiger Bauteile durch innovative Blechumformverfahren erreicht werden. Durch geschickte Kombinationen von inkrementellen und elektromagnetischen Fertigungsverfahren besteht hier besonders großes Potential. Aus diesem Grund wird im Rahmen dieser Arbeit die Erweiterung der elektromagnetischen Umformung um einen inkrementellen Ansatz untersucht. Dazu wird ein geeigneter Versuchsaufbau entwickelt und für eine ausführliche Prozessanalyse genutzt. Zusätzlich werden effiziente numerische Prozessmodelle entwickelt um eine schnelle Bestimmung weiterer Prozessgrößen zu ermöglichen. Im Ergebnis resultieren Hinweise mit denen das neuartige Verfahren auf beliebige Bauteile angewendet werden kann.

Die Anwendung additiver Fertigungsverfahren ist auf einem Wachstumskurs. Besonders das selektive Lasersintern wird immer häufiger als Fertigungsverfahren für additive Manufacturing eingesetzt. Viele Unternehmen verwenden aus wirtschaftlichen Gründen und Gründen der Qualitätssicherheit nach wie vor lieber konventionelle Fertigungsverfahren. Das Ziel in der vorliegenden Arbeit ist die Evaluierung verschiedener optischer Messsysteme für die Anwendung als in-situ-Messsystem für die Oberflächenanalyse des Pulverbetts einer Selektiven-Lasersinter-Anlage. Dazu wird die Frage gestellt, welche Messkonzepte können für die Oberflächenevaluierung der Pulverschicht, beim Selektiven-Laser-Sintern als in-situ-Messsystem eingesetzt werden? Um die Forschungsfrage zu beantworten, wird eine Literaturrecherche bestehender Messverfahren zu Oberflächenmessung durchgeführt. Spezifisch werden optische Messkonzepte betrachtet. Dabei dient als Evaluierungsgrundlage der Messbereich, die Messgenauigkeit und die Anwendbarkeit für den Selektiven-Lasersinter-Prozess. Des Weiteren wird eine Fallstudie mit einem optischen Sensor, unter Anwendung der digitalen Bildverarbeitung durchgeführt. Zu Beginn der Fallstudie wird eine Differenzierung der Grauwerte und die Kantendetektion als Methode der 2-dimensionalen Bildverarbeitung herangezogen um die Oberflächenbeschaffenheit eines Pulverbetts bestehend aus Polyamid-Pulver zu erfassen. Um die Oberflächenbeschaffenheit des Pulverbetts in 3-Dimensionen definieren zu können wird die Schattenmethode evaluiert. Darüber hinaus wird analysiert, ob ein detektierter Grauwert in einem 2- dimensionalen Bild einer Höhe zugeordnet werden kann. Abschließend wird ein Laserlichtschnittverfahren angewendet, um ein stufenförmiges Prüfteil zu vermessen. Die Auswertungen zeigen, dass sich sowohl die Differenzenmethode als auch die Kantendetektion eignen, um Unebenheiten des Pulverbetts zu detektieren und in zwei Dimensionen zu lokalisieren. Für die 3-dimensionale Auswertung wurde zuerst die Schattenmethode betrachtet. Dabei wurde festgestellt, dass die Schattenmethode nur in bestimmten Fällen angewendet werden kann und für die Vermessung des Pulverbetts einer Selektiven-Lasersinteranlage ungeeignet ist. Für die Überführung der Grauwerte in eine Höheninformation werden Grauwerte auf unterschiedlichen Höhen detektiert und ausgewertet. Dabei zeigt sich kein Zusammenhang der Grauwerte zu einer Höhendifferenz. Die Grauwerte können jedoch auf die Beleuchtungsstärke der Oberfläche zurückgeführt werden. Das Laserschnittverfahren zeigte das höchste Potenzial für die Anwendung als in-situ-Messverfahren für einen Selektiven Lasersinter-Prozess. Die Auswertungen zeigten eine ausreichende Genauigkeit. Die Implementierung wird in dieser Arbeit nur auf den Messaufbau bezogen. Diese Implementierung war mit einem sehr geringen Aufwand möglich. The application of additive manufacturing processes is on a growing course. Selective laser sintering is being used more and more frequently as a manufacturing process for additive manufacturing. Many companies still prefer to use conventional manufacturing processes for economic reasons and quality assurance. The focus of this thesis is the evaluation of different optical measurement systems for the application as in-situ measurement system for the surface analysis of the powder bed of a selective laser sintering system. For this purpose, the following research question is posed: Which measurement concepts can be used for the surface evaluation of the powder bed, in selective laser sintering as an in-situ measurement system? In order to answer the research question, a literature review of existing measurement methods for surface measurement is carried out. Optical measurement concepts are considered specifically. The measuring range, the measuring accuracy and the applicability for the selective laser sintering process serve as the basis for evaluation. Furthermore, a case study with an optical sensor using digital image processing is carried out. At the beginning of the case study, a differentiation of grey values and edge detection as a method of 2-dimensional image processing is used to detect the surface condition of a powder bed consisting of polyamide powder. In order to define the surface quality of the powder bed in 3 dimensions, a shadow method is evaluated. Furthermore, it is analyses whether a detected grey value in a 2-dimensional image can be assigned to a height. Finally, a laser light-sectioning method is used to measure a step-shaped test part. The evaluations show that both the difference method and edge detection are useful to detect irregularities of the powder bed and to localize them in two dimensions. For the 3-dimensional evaluation, the shadow method was considered first. It was found that the shadow method can only be used in certain cases and is unsuitable for measuring the powder bed of a selective laser sintering system. For the conversion of the grey values into height information, grey values are detected and evaluated at different heights. There is no correlation between the grey values and a height difference. However, the grey values can be traced back to the illuminance of the surface. The laser cutting method showed the highest potential for application as an in-situ measurement method for a selective laser sintering process. The evaluations showed sufficient accuracy. The implementation in this thesis is only related to the measurement setup. This implementation is possible with a very low effort.

Hintergrund: 3D-Druckverfahren stellen einen ergotherapeutisch betrachtet noch neuen Themenbereich dar. 3D-Druck könnte zukünftig eine große Rolle bei der Schienenanfertigung spielen. Die Herstellung von Schienen fällt in die ergotherapeutische Fachexpertise. Dadurch handelt es sich bei der Schienenanfertigung mittels 3D-Druck um eine ergotherapeutisch relevante Thematik. Ziel: Das Ziel dieser Arbeit ist die Erarbeitung und Beschreibung einer Arbeitsvorgehensweise bezogen auf die Herstellung von Rhizarthrose-Schienen mittels 3D-Druckverfahren. Dies erfolgte in erster Linie über eine selbständige und praktische Auseinandersetzung mit der Thematik. Die Beschreibung und Diskussion von Erfahrungen, Lernschritten sowie Fehlern innerhalb dieser erarbeiteten Vorgehensweise kennzeichnete den Schwerpunkt dieser Arbeit. Weiters sollte die Praxistauglichkeit der Vorgehensweise evaluiert werden. Methodik: Ein selbstständig adaptiertes vierstufiges Wasserfallmodell diente als Methodik-Leitfaden dieser Arbeit. Die vier Stufen setzten sich aus einer Anforderungsanalyse, Planungsstufe, sowie einer Implementierungs- und Testungsstufe auseinander. Dies ermöglichte eine strukturierte Darstellung der Arbeitsvorgehensweise. Eine Definierung von Schienenanforderungen erfolgte innerhalb der ersten Stufe. Ergebnisse: Der 3D-Herstellungsprozess von Rhizarthrose-Schienen unterschied sich im Wesentlichen nicht von einem "allgemeinen" und für andere Objekte üblichen 3D-Herstellungsprozess. Die gedruckten Schienen der letzten Herstellungsphase konnten alle eingangs definierten Anforderungen erfüllen. Die ergotherapeutische Praxistauglichkeit der beschriebenen Arbeitsweise ist aufgrund von fehlenden technischen Kenntnissen sowie Problemstellungen hinsichtlich des 3D-Scanverfahrens aktuell noch nicht gegeben. Conclusio: Der 3D-Herstellungsprozess von Rhizarthrose-Schienen folgte dem allgemeinen 3D-Herstellungsprozess. Fehlende technische Kenntnisse sowie Schwierigkeiten beim 3D-Scan stellten die größten Herausforderungen dar. Designierte Modellierungsprogramme könnten den Einsatz in der ergotherapeutischen Praxis zukünftig erleichtern. Background: 3D printing represents a subject matter that is still relatively new related to occupational therapy. 3D printing could play a significant role in future splint fabrication. The fabrication of splints falls within the scope of expertise of occupational therapists. Thus, splint fabrication by means of 3D printing is a topic of relevance regarding occupational therapy. Aim: The development and depiction of a working procedure related to the fabrication of rhizarthrosis splints by means of 3D printing is the aim of this thesis. This occurred primarily through an independent and practical examination of the topic. The description and discussion of experiences, learning steps as well as errors within this developed procedure characterized the main emphasis of this thesis. The evaluation of the practical suitability of the procedure was another aim. Methods: A self-adapted four-stage waterfall model served as the methodology guideline for this thesis. The four stages consisted of requirements engineering, a planning stage, and an implementation and testing stage. This allowed for a structured display of the working procedure. A definition of splint-specific requirements occurred within the first stage of this model. Results: The 3D manufacturing process of rhizarthrosis splints did hardly differ from a "general" 3D manufacturing process commonly used for other objects. The printed splints of the final manufacturing stage were able to meet all the initially defined requirements. Regarding occupational therapy the practical suitability of the described working procedure is currently still unrealistic due to a lack of technical knowledge as well as problems regarding the 3D scanning process. Conclusion: The 3D manufacturing process of rhizarthrosis splints followed the general 3D manufacturing process. Lack of technical knowledge and difficulties in 3D scanning presented the main challenges. Designated modeling programs could facilitate the use in occupational therapy practice in the future.

Additive Fertigungsverfahren erlauben große Designfreiheiten, die durch Design for Additive Manufacturing (DfAM) ausgeschöpft werden können. An AM-Leichtbauteile werden besonders hohe Steifigkeits- und Festigkeitsanforderungen gestellt. Hierfür eignen sich besonders Faser-Kunststoff-Verbunde. Mit dem Fused Layer Modelling-(FLM-)Verfahren lässt sich die ausgeprägte Anisotropie der Faser-Kunststoff-Verbunde im Vergleich zu anderen AM-Verfahren sehr zielgerichtet einsetzen. In dieser Dissertation wird daher ein strukturierter DfAM-Ansatz zur Auslegung kurzfaserverstärkter FLM-Leichtbauteile vorgestellt. Dieser berücksichtigt die orthotropen Materialeigenschaften zunächst durch eine Baurichtungsoptimierung, die den Kraftfluss im Bauteil möglichst planar in der Druckplattformebene führt. Anschließend folgt eine Topologieoptimierung mit orthotropem Materialmodell, die sowohl Außengestalt als auch Infill simultan optimiert. Eine Extrusionspfadgenerierung überführt Ergebnisse dann in druckbare Bauteile. Eine strukturmechanische FLM-Simulation erlaubt den Vergleich verschiedener FLM-Bauteile mit verschiedenen Infill-Mustern. Zur Demonstration wird ein Tragwerksknoten unter zwei Lastfällen mit dem neuen Ansatz optimiert. Die entstehende Geometrie; dieselbe Geometrie, jedoch mit anderen Infill-Mustern; und eine konventionell ausgelegte Variante werden mittels FLM-Simulation verglichen. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Steifigkeitsgewinn des neuen Ansatzes gegenüber konventionellen Alternativen, der Produktentwickelnde zudem strukturiert durch den DfAM-Prozess mit seinen herausfordernden Designfreiheiten führt., Additive Manufacturing (AM) offers great design freedom to be exploited by Design for Additive Manufacturing (DfAM). However, AM components for structural lightweight applications are subject to particularly high stiffness and strength requirements, which necessitate special material, process, and design engineering measures. Fibre-reinforced plastics (FRP) are especially suitable due to their high stiffness and strength. Moreover, the Fused Layer Modelling (FLM) process allows to exploit the pronounced anisotropy of FRP effectively. This thesis therefore presents a DfAM approach for short-fiber-reinforced lightweight structures. It considers the orthotropic properties of FLM components by build-up direction optimisation to keep the force flow as parallel to the printing platform as possible – and thus, to bypass low stiffness and strength between layers. This step is followed by a topology optimisation with orthotropic material model, which simultaneously optimises both the outer shape and in-plane projected inner material orientations. Subsequent extrusion path generation transforms the optimisation results into printable components. Finally, a simulation approach is presented to compare different FLM components with various infill patterns. For demonstration, a truss node is optimised under two load cases. The resulting geometry; the same geometry but with different infill patterns; and a conventionally designed variant are compared using the simulation approach. Results show a considerable stiffness gain of the new approach offering structured guidance for product developers., FAU Studien aus dem Maschinenbau; 393

Kurzfassung In dieser Arbeit wird die Erstellung eines Entwicklungssystems für die Firma Tousek beschrieben. Zum Beginn werden die Rahmenbedingungen der Arbeit definiert und anschließend wird die Situation der Firma Tousek erläutert. Zusätzlich wird die Marktsituation, in der sich das Unternehmen befindet, beschrieben. Ziel dieser Arbeit ist die Konzipierung und Implementierung von Methoden für die Produktentwicklung in kleinen und mittelständischen Unternehmen. Eine Einführung in die Produktentwicklung schafft eine Basis für Entwicklungssystematiken. Es wird das Augenmerk auf verschiedene Entwicklungssysteme gerichtet, die für unterschiedliche Schwerpunkte in der verschiedenen Entwicklungsbereichen eingesetzt werden können. Anschließend wird die Produktanalyse erläutert. Sie dient zur Informationssammlung. Auf dieser Basis ist es möglich, Entwicklungsziele für das Produkt abzuleiten. Es werden verschiedene Analysen durchgeführt, die unterschiedliche Schwerpunkte auf weißen. Anschließend werden diese zusammengeführt, um ein möglichst objektives Gesamtbild der Situation zu erhalten. Darauf folgt die Definition der Entwicklungsziele. Diese werden klassisch in einem Lasten- und Pflichtheftprozess verwaltet. Zusätzlich werden Methoden vermittelt, welche eine Definition der Aufgaben und ihre Verwaltung erleichtern. Darauf folgt die Beschreibung verschiedener Methoden für die Problemlösung. Ziel war es, eine Sammlung Methoden zu gewinnen, die für die unterschiedlichsten Entwicklungsprobleme geeignet sind. Im Kapitel Konstruktion werden die wichtigsten Konstruktionsgrundlagen vorgestellt. Dafür wird ein mathematisches Modell erstellt, um die wirkenden Belastungen besser zu verstehen. Der folgende Abschnitt befasst sich mit der Methode des Generativen Designs. Zu Beginn werden die wesentlichen Elemente und Abläufe dieser Methode erläutert. Durch die Verwendung mehrerer Beispiele lässt sich die Anwendung dieser Technologie veranschaulichen. Zum Schluss werden die verschiedenen Möglichkeiten der Einsatzmöglichkeit von 3D-Druck in kleinen und mittelständischen Unternehmen erläutert. Im letzten Kapitel werden die Resultate präsentiert. Die gewonnenen Erkenntnisse werden hier dargelegt und näher erläutert. Zum Schluss wurden Entwicklungsmöglichkeiten dargestellt. Abstract This paper describes the creation of a development system for the company Tousek. At the beginning, the framework conditions of the work are defined. Then the situation of the Tousek company is explained. In addition, the market situation in which the company finds itself is described. The aim of this thesis is the conception and implementation of methods for product development in small and medium-sized enterprises. An introduction to product development creates a basis for development systems. Attention is given to different development systems that place different emphases on development. Subsequently, product analysis is explained. It is used to collect information. On this basis it is possible to derive development goals for the product. Different analyses are carried out, which have different focal points. These are then combined to obtain an overall picture of the situation that is as objective as possible. This is followed by the definition of the development goals. These are managed classically in a requirements and specifications process. In addition, methods are taught that facilitate the definition of the tasks and their management. This is followed by the description of different methods for problem solving. The aim was to obtain a collection of methods that are suitable for a wide variety of development problems. In the chapter on design, the most important design principles are presented. For this purpose, a mathematical model is created in order to better understand the acting loads. The following section deals with the method of generative design. At the beginning, the essential elements and processes of this method are explained. By using several examples, the application of this technology can be illustrated. Finally, the various ways in which 3D printing can be used in small and mediumsized enterprises are explained. In the last chapter, the results are presented. The insights gained are presented here and explained in more detail. Finally, development opportunities were presented. Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Masterarbeit Wien, FH Campus Wien 2022

Ziel & Hintergrund: In dieser Arbeit wird sowohl die Verwendung von Ohrepithesen aus dem 3D-Drucker und die bildgebenden Aspekte der Radiologie als auch die technischen und medizinischen Aspekte bearbeitet. Durch einen Unfall, eine Krebserkrankung oder eine angeborene Fehlbildung können Menschen ihre Ohrmuschel verlieren. Während früher die technischen Möglichkeiten in dieser Thematik eher beschränkt waren und auf plastische Chirurgie zurückgegriffen wurde, um die Ohrmuschel in mühsamen Operationen zu rekonstruieren, besteht heutzutage die Option Epithesen über den 3D-Druck herzustellen. Die notwendigen Voraussetzungen dafür werden in dieser Arbeit ausgearbeitet. Methode: Es wurde einschlägige Fachliteratur verwendet und ausgewählte Studien der letzten 5 Jahre miteinander verglichen. Die Literaturrecherche wurde in den medizinischen Datenbanken PubMed und Google Schoolar durchgeführt. Es wurden die Suchbegriffe „epitheses“, „protheses“, „auricular reconstruction“, „3D Printining ear reconstruction“, „CT ear reconstruction“, „Rapid Prototyping“, „Optical Scanner“ verwendet. Außerdem wurde Literatur aus den Bibliotheken der FH Campus Wien und der Medizinischen Universität Wien verwendet. Ergebnisse: Pathologien wie traumatische Einwirkungen, onkologische Erkrankungen und Fehlbildungen der Ohrmuschel können eine Indikation für eine Ohrepithese darstellen. Sowohl die Computertomographie als auch der optische Scanner lassen sich für die Akquirierung der Datensätze im klinischen Alltag einsetzen. Die Unterschiede liegen hierbei bei der Computertomographie in den klassischen Aufnahmeparametern und bei den optischen Scannern bei der 3DAuflösung und den Bildern pro Sekunde. Für den 3D-Druck muss eine Segmentierung der Datensätze erfolgen und ein angebrachtes Format wie zum Beispiel die Standard-Tesselation-Language verwendet werden. Diskussion: Die Ergebnisse zeigen, dass ein fundiertes medizinisches, aber auch technisches Wissen für die Behandlung mit Ohrepithesen notwendig ist. Radiologietechnologinnen und Radiologietechnologen müssen hier vor allem über die verfügbaren Möglichkeiten bezüglich Wahl zwischen CT und optischem Scanner, Aufnahmeparametern, Segmentierung und 3D-Druck Bescheid wissen. Für die breite Anwendung von 3D-Druck und optischen Scannern in der Medizin sind weitere große Studien notwendig. Aim & Background: This thesis deals with the use of ear prostheses from the 3D printer and the imaging aspects of radiology, as well as the technical and medical aspects. Due to an accident, cancer or congenital malformation, people can lose their auricle. While in the past, the technical possibilities in this area were rather limited and plastic surgery was used to reconstruct the auricle in laborious operations, today there is the option of producing epitheses using 3D printing. The necessary prerequisites for this are elaborated in this paper. Method: Relevant literature was used and selected and studies of the last 5 years were compared. The literature search was performed in the medical databases PubMed and Google Schoolar. The search terms "epitheses", "prostheses", "auricular reconstruction", "3D Printining ear reconstruction", "CT ear reconstruction", "Rapid Prototyping", "Optical Scanner" were used. Literature from the libraries of the FH Campus Wien and the Medical University of Vienna was also used for this paper. Results: Pathologies such as traumatic effects, oncological diseases and malformations of the auricle can be an indication for an ear prosthesis. Both computed tomography and optical scanners can be used to acquire the data sets in clinical routine. In computed tomography the differences lie in the classical acquisition parameters and in optical scanners in 3D resolution and images per second. 3D printing requires segmentation of the data sets and the use of an appropriate format such as the standard tessellation language. Discussion: The results show that a sound medical, but also technical knowledge is necessary for treatment with ear prostheses. Radiology technologists need to know about the available options regarding the choice between CT and optical scanner, imaging parameters, segmentation and 3D printing. Further major studies are needed for the broad application of 3D printing and optical scanners in medicine.

Stützkonstruktionen im FLM-Verfahren besitzen mehrere Problemstellungen, die im Rahmen dieser Arbeit durch einen neuartigen Ansatz gelöst werden. Zum einen existiert keine einheitliche Lösung für die verschiedenen, als Baumaterial eingesetzten, Thermoplaste. Besonders auffallend ist dabei die durch ausgeprägte Schrumpfung und starken Lagenzusammenhalt charakterisierte Gruppe der teilkristallinen Thermoplaste, für die nur unzureichende oder gar keine Optionen zur Abstützung existieren. Zum anderen reduziert der häufige Wechsel zwischen verschiedenen Bauplatten und Haftvermittlern die Flexibilität des Verfahrens und steigert die Kosten. Es muss stets ein passendes Stütz- zum gewählten Baumaterial vorgehalten, konditioniert und eingestellt sein. Ein vereinheitlichtes Konzept für Stützkonstruktionen, welches weitestgehend unabhängig vom eingesetzten Baumaterial ist, erscheint zur Weiterwicklung des Verfahrens notwendig und sinnvoll. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine formschlüssig wirkende Stützkonstruktion auf Basis einer Mikroverzahnung entwickelt und erprobt. Diese fixiert das Bauteil durch eine Vielzahl kleiner Formschlusselemente und erlaubt gleichzeitig eine vollflächige Abstützung der Oberfläche. Bei diesem Verfahren ist kein Stoffschluss zwischen den eingesetzten Thermoplasten erforderlich, sodass diese weitestgehend unabhängig voneinander gewählt werden können. Im Zuge der Konzeptionierung werden verschiedene Ansätze betrachtet und bewertet, von denen letztlich ein druckgeprägtes Lösungskonzept gewählt wird. Der Aufbau der Verzahnung erfolgt dabei durch den Druck der Schmelze, der diese in das Gitter der Stützkonstruktion fließen und die formschlüssigen Elemente ausprägen lässt. Im Rahmen der Herleitung werden die relevanten Einflussgrößen sowie die zu erwartenden Zusammenhänge qualitativ erarbeitet und mit Kennwerten existierender additiver Fertigungssysteme verglichen. Um die identifizierten Zusammenhänge durch ein anwendungsnahes Modell zu stützen, werden empirische Versuche mit Mitteln der statistischen Versuchsplanung durchgeführt. Nach der Charakterisierung des Versuchssystems werden zwei Versuchspläne ausgearbeitet, welche die Auswirkungen der Einflussgrößen auf jeweils flache und steile Überhangwinkel fokussieren. Durch eine Zugprüfung der auf diesen Plänen basierenden additiv gefertigten Prüfkörpern wird die Haltekraft zwischen den Probenhälften ermittelt. Eine Bewertung der Oberflächenqualität erfolgt im Anschluss. Für beide Fälle werden Modelle erarbeitet, die eine hohe Anpassungsgüte besitzen. Die gefundenen Zusammenhänge werden Anhand von Demonstratoren aus Polypropylen (PP) als teilkristallines Baumaterial und mit Glykol modifiziertem Polyethylenterephthalat (PETG) sowie Polyvinylalkohol (PVA) als Stützmaterialien validiert. An diesen Druckobjekten werden auch die manuelle Entfernung der Stützkonstruktion und das Auflösen in einem Auswaschsystem exemplarisch vorgeführt. Neben dem Einsatz als lösbare Verbindung wird auch die Eignung der Mikroverzahnung für dauerhafte formschlüssige Verbindungen im FLM-Verfahren anhand einer zusätzlichen Versuchsreihe nachgewiesen. Neben der theoretischen Herleitung des treibenden Mechanismus der Mikroverzahnung wird auch der praktische Einsatz des Verfahrens mit konventionellen additiven Fertigungssystemen beschrieben und nachgewiesen. So stehen die formschlüssigen Stützkonstruktionen einem breiten Anwenderkreis unmittelbar zur Verfügung., Support structures in the FLM process have several drawbacks which are solved in this work by a novel approach. On the one hand, there is no uniform solution for the different thermoplastics used as construction materials. Particularly notable is the group of semi-crystalline thermoplastics characterized by a pronounced shrinkage and a strong bonding between layers, for which only insufficient or no options for support exist. On the other hand, the frequent change between different build plates and bonding agents reduces the flexibility of the process and increases costs. A suitable support for the selected construction material must always be kept on hand, conditioned and adjusted. A standardized concept for support structures, which is largely independent of the construction material used, appears necessary and useful for the further development of the process. In this work, an interlocking support structure based on microserration is developed and tested. This fixes the component by means of a large number of small interlocking elements and at the same time allows the surface to be supported over its entire area. This process does not require a substance-to-substance bond between the thermoplastics used, so that they can be selected largely independently of one another. In the course of the conceptual design, various approaches are considered and evaluated, from which a pressure-formed solution concept is ultimately selected. The interlocking is built up by the pressure of the melt, which causes it to flow into the grid of the supporting structure and form the interlocking elements. In the course of the derivation, the relevant influencing variables and the expected interrelationships are qualitatively worked out and compared with characteristic values of existing additive manufacturing systems. In order to support the identified relationships by an application-oriented model, empirical experiments are carried out by statistical experimental design (DoE). After characterization of the test system, two experimental designs are developed which focus on the effects of the influencing variables on flat and steep overhang angles, respectively. Tensile testing of the additively manufactured test specimens based on these plans is used to determine the holding force between the specimen halves. An evaluation of the surface quality follows. For both cases, models are developed which have a high quality of fit. The relationships found are validated using demonstrators made of polypropylene (PP) as a semi-crystalline construction material and glycol-modified polyethylene terephthalate (PETG) and polyvinyl alcohol (PVA) as support materials. Manual removal of the support structure and dissolution in a washout system are also exemplified on these printed objects. In addition to its use as a detachable connection, the suitability of microserration for permanent form-fit connections in the FLM process is also demonstrated by means of an additional series of tests. In addition to the theoretical derivation of the driving mechanism of microserration, the practical use of the process with conventional additive manufacturing systems is described and demonstrated. Thus, the interlocking support structures are immediately available to a wide range of users.

Hintergrund: 3D-Modelle der Orbita bieten einen guten anatomischen Überblick. Bei Orbitafrakturen eignen sie sich dazu, der*dem Patientin*Patienten näher zu bringen, welches Areal betroffen ist und, um über die nächsten Behandlungsschritte aufzuklären. Ein Orbitamodell, welches in der Praxis angewendet werden kann, sollte der anatomischen Struktur der*des Patientin*Patienten entsprechen, weswegen die Aufnahmeparameter und der Segmentierungsprozess eine bedeutende Rolle spielen. Ziel: Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine Segmentierungsmethode zu finden, welche die Orbita, speziell den Orbitaboden, gut abbildet und dabei Pseudoforamina zu vermeiden. Außerdem soll herausgefunden werden, ob und wie sich unterschiedliche Schichtdicken auf den Segmentierungsprozess auswirken. Methode: Um die Forschungsfragen zu beantworten, wird die Software Mimics Innovation SuiteTM herangezogen. Dabei wird der Orbitaboden bei drei Datensätzen jeweils mittels „Thresholding & Region Grow“ und „3D LiveWire“ segmentiert. Anschließend werden 3D-Modelle erstellt und miteinander verglichen. Somit entstehen von jedem Bilddatensatz zwei 3D-Modelle. Ergebnisse: Beim Vergleich der beiden Segmentierungsmethoden hat sich ergeben, dass die Anwendung von „3D LiveWire“ effektiver als „Thresholding & Region Grow“ ist, um Pseudoforamina zu vermeiden. Zudem konnte festgestellt werden, dass die Schichtdicke keinen Einfluss auf die Segmentierungsdauer bei „Thresholding & Region Grow“ hat, diese sich jedoch bei „3D LiveWire“ erhöht, je dünner die Schichtdicke ist. Diskussion: Obwohl die Segmentierungsmethode „Thresholding & Region Grow“ eine leichte Handhabung und ein schnelles Ergebnis bietet, ist diese im Vergleich zu „3D LiveWire“ nicht dazu geeignet, um Pseudoforamina zu vermeiden. Die Prozessdauer von „3D LiveWire“ verlängert sich zwar, je dünner die Schichtdicke ist, jedoch ist das Ergebnis frei von Pseudoforamina und ist somit die bessere Methode, um ein Orbitabodenmodell zu erstellen. Weitere Auswirkungen der Schichtdicke auf den Segmentierungsprozess konnten nicht festgestellt werden, jedoch wurde der Orbitaboden bei einer dünnen Schichtdicke im Bereich von 0,5 und 0,6 mm, glatter und ebener abgebildet als bei einer Schichtdicke von 1mm. Somit empfiehlt es sich bei Fragestellungen der Orbita bzw. des Orbitabodens eine Schichtdicke im Bereich von 0,5 und 0,6 mm anzuwenden. Background: 3D models of the orbit provide a good anatomical overview. In the case of orbital fractures, they are suitable for explaining the patient which area is affected and for clarifying the next treatment steps. An orbital model that can be used in practice should correspond to the patient's anatomical structure, which is why the acquisition parameters and the segmentation process are fundamental. Aim: The aim of this work is to find a segmentation method that maps the orbit, especially the orbital floor, well while avoiding pseudoforamina. Furthermore, it should be found out whether and how different layer thickness affects the segmentation process. Method: To answer the research questions, the Mimics Innovation SuiteTM software is used. The orbital floor is segmented for three data sets using “Thresholding & Region Grow” and “3D LiveWire”. Afterwards, 3D models are created and compared with each other. Therefore, two 3D models are created from each image data set. Results: When comparing the two segmentation methods, it was found that the use of "3D LiveWire" is more effective than "Thresholding & Region Grow" in avoiding pseudoforamina. In addition, it was found that the layer thickness has no influence on the segmentation time with "Thresholding & Region Grow", but that this increases with "3D LiveWire" the thinner the layer thickness is. Discussion: Although the segmentation method "Thresholding & Region Grow" offers easy handling and a fast result, it is not suitable for avoiding pseudoforamina compared to "3D LiveWire". The process time of "3D LiveWire" increases the thinner the layer thickness is, but the result is free of pseudoforamina and is therefore the better method to create an orbital floor model. Further effects of the layer thickness on the segmentation process could not be determined, but the orbital floor was imaged smoother and more even with a thin layer thickness in the range of 0.5 and 0.6 mm than with a layer thickness of 1 mm. Therefore, it is recommended to use a layer thickness in the range of 0.5 and 0.6 mm for questions of the orbit or the orbital floor.

Das Ziel dieser Arbeit ist es das Übungssystem aus der Arbeit „Bachelorarbeit I - Modulares Multisensor System“ für Studierende an der FH Campus Wien zu überarbeiten und für die Serienproduktion zu ertüchtigen. Unter anderem werden im Zuge der vorliegenden Arbeit fol-gende Forschungsfragen beantwortet. Wie könnte ein Design des Übungssystems aussehen um in eine potentielle Serienentwicklung gebracht zu werden und welche Softwareanpassun-gen ergeben sich dadurch? Für welche Anwendungen kann das Übungssystem im Unterricht eingesetzt werden? Weiters werden im Zuge dieser Arbeit Korrekturen an den Auswerteschal-tungen einzelner Sensoren und Softwareanpassungen für die Interpretation der Messwerte durchgeführt. Im Zuge dieser Arbeit hat sich ergeben, dass fast alle ausgewählten Sensoren für den Einsatz im Studienbetrieb für Übungszwecke geeignet sind. Eine Ausnahme gibt es jedoch, der ge-wählte Sensor zur Kraftmessung, die Wägezelle, diese ist aufgrund der mechanischen Bealst-barkeit nicht ideal für diesen Einsatzzweck. Weiters wurden für den Studienbetrieb Übungs-beispiele erarbeitet, welche die Studierenden mit den einzelnen Sensorfunktionalitäten ver-traut machen sollen. The object of this thesis is, to revise the training system from the paper "Bachelorarbeit I - Modulares Multisensor System" for students at the FH Campus Wien and to prepare it for series production. Among other things, the following research questions are answered in the course of the present work. How could a design of the training system look like in order to be prepared for a potential series development and which software adjustments are therefore necessary? For which applications can the training system be used in the classroom? Further-more, in the course of this work, corrections to the evaluation circuits of individual sensors and software adjustments for the interpretation of the measured values are carried out. In the course of this work it was found that almost all selected sensors are suitable for use in the study program for training purposes. There is one exception, the selected sensor for force measurement, the load cell, which is not ideal for this purpose due to its mechanical resilience. In addition, examples of exercises were developed for the study program, which should fami-liarize the students with the individual sensor functions

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit den Potenzialen der additiven Fertigung im Mobilitätsbereich. Mithilfe dieser Fertigungstechnologie ist es möglich, Bauteile schichtweiseherzustellen. Die verfügbaren Verfahren ermöglichen es, einerseits hochkomplexe und leichte Bauteile zu fertigen, andererseits Material und Kosten einzusparen. Außerdem bietet der schichtweise Aufbau die Möglichkeit, zusätzliche Funktionen in ein einziges Bauteil zu integrieren. Mit diesen Verfahren sind auch geringe Stückzahlen kostengünstig realisierbar, welche individuell und personalisiert gestaltet werden können. Mehrere additive Fertigungsmethoden, sowie deren Vorbereitung und Nachbehandlung, als auch der Einfluss der Herstellung von den benötigten Druck-Materialien, vor allem im Bereich der pulverbasierten Verfahren, werden in dieser Arbeit erläutert. Auch das Thema der Fertigungssimulation spielt im Zusammenhang mit der Herstellung von dichten und hochfesten Bauteilen aus Metall eine wichtige Rolle. Die Potenziale der additiven Fertigung werden anhand einiger Beispiele aus der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie anschaulich dargestellt und deren Vorteile gegenüber den konventionellen Fertigungstechnologien gezeigt. This bachelor thesis deals with the potentials of additive manufacturing in the mobility sector.With the help of this manufacturing technology it is possible to produce components layer by layer. The available processes make it possible to manufacture highly complex and lightweight components on the one hand and to save material and costs on the other. In addition, the layerby-layer design offers the possibility to integrate several functions into a single component. With the operation of additive manfacturing, even small quantities can be realized, which can be designed individually and personalized. Several additive manufacturing methods, their preparation and post-treatment, as well as the influence of the production of available materials, especially in the field of powder-based processes, are explained in this thesis. The subject of manufacturing simulation also plays an important role in connection with the production of dense and high-strength metal components. The potential of this technology is illustrated by some examples from the aerospace industry and the automotive industry and its advantages over the conventionally manufacturing methods are demonstrated. vorgelegt von: Christoph Krenn Bachelorarbeit FH JOANNEUM 2021