Metallbasierte Additive Fertigung

Die Fertigungsindustrie in Deutschland steht dieser Tage vor großen Herausforderungen: Lohnkosten sind hoch und stetig steigend, Anforderungen an die Qualität und Reproduzierbarkeit von Komponenten wachsen und dennoch werden die meisten Montagevorgänge noch manuell durchgeführt. Diesen Herausforderungen der Industrie begegnet das Projekt KINEMATAM durch automatisierte Integration von Sensoren beim Laser-Strahlschmelzen (PBF-LB/M).

Das Recycling von kohlenstofffaserhaltigen Abfallstoffen hat sich inzwischen zu einer weitreichenden Aufgabe auf dem Weg in Richtung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft entwickelt. Im Projekt CaRMA wurden recycelte Carbonfasern mit zusätzlichen strukturellen oder funktionellen Faseranteilen (z. B. Glas-, Natur-, Aramidfasern) vermischt, um somit das Leistungsspektrum des neuartigen Werkstoffs signifikant zu erweitern.

Treppenstufen (Stair Steps) können im Binder Jetting vermieden werden. Dies gelingt mit graustufenfähigen Druckköpfen (grayscale greyscale print head printhead). Dies führt zu verbesserter Oberflächengüte (surface roughness, Oberflächenrauheit).

Die zunehmende industrielle Relevanz des Laser-Strahlschmelzens (LPBF) zur Fertigung metallischer Bauteile hat in den letzten Jahren nicht nur zu neuen Entwicklungen geführt, sondern auch Limitationen aufgezeigt. Zur Untersuchung einer Übertragbarkeit der elektrofotographischen Pulverapplikation auf den LBM-Prozess werden im Projekt PHOTOAM die Prozessphasen sequenziell untersucht. So wird essentielles Prozesswissen erarbeitet, eine Anlagenimplementierung vorbereitet und die Erschließung der Potenziale für die Additive Fertigung vorangetrieben.

Kunden erwarten inzwischen erhöhte Anpassungs- und Konfigurationsmöglichkeiten für ihre Produkte bei gleichzeitig erhöhtem Qualitätsanspruch. Im Gegensatz zu bisherigen Konfigurationslösungen erlaubt es InnoCyFer dem Kunden, in den Produktentwicklungsprozess einzugreifen und eigene Produktvorstellungen einzubringen mithilfe flexibler Fertigungssysteme. InnoCyFer fasst derartige Anlagen und intelligente Objekte als Cyber-Physische Fertigungssystem zusammen.

Was bei der Produktentwicklung und Baudatenvorbereitung beachtet werden muss, um mechatronische Multimaterial-Bauteile und Sensoren zu integrieren, untersuchten die Forschenden im inzwischen abgeschlossenen Projekt »MULTIPE«. Hierbei sollte auch die die Vorgehensweise bei der Gestaltfindung von Bauteilen (beispielsweise Greifer) optimiert werden.

Das Forschungsprojekt MULTISURV erforschte in Zusammenarbeit mit dem Multimaterialzentrum Augsburg Methoden der Prozessüberwachung bei der Multimaterialverarbeitung. Beispiele dafür sind die Pulverbettüberwachung und die Qualitätskontrolle verfestigter Schichten, beides mittels aktiver Thermografie. Ein weiteres Gebiet stellt die Spektroskopische Analyse der Prozessemissionen dar.

Ziel des Projekts HYBDED ist die Implementierung mechatronischer Komponenten in ein kaltgasgespritztes Bauteil mittels RFID-Tag, wodurch eine hohe Auftragsrate und damit kurze Fertigungszeiten ermöglicht werden. Mit der Integration von Sensoren in Bauteile können Daten an bisher nicht oder nur sehr schwer zugänglichen Positionen erfasst werden.

Die additive Fertigung von großvolumigen Multimaterialbauteilen mittels des Roboter-geführten Kaltgasspritzens eignet sich beispielsweise für Strukturbauteile in der Luft- und Raumfahrt.

Im Projekt ODE_AM werden metallische additive Fertigungsverfahren mithilfe von Ontologien und Wissensgraphen optimiert und eine Materialdatenbank für additive Fertigungsverfahren, unter anderem selektives Laserstrahlschmelzen, aufgebaut.