MULTIMATERIAL-Zentrum Augsburg: Das Innovations-Labor für additive Fertigung

Forschung zur Additiven Fertigung smarter Multimaterialbauteile

Das Fraunhofer IGCV hat sich seit 2017 einiges vorgenommen: In zehn Technologieprojekten werden additive Fertigungsverfahren für die Herstellung smarter Multimaterialbauteile erforscht. Darunter sind Bauteile zu verstehen, die aus mehreren Metalllegierungen bestehen und zudem, direkt während des schichtweisen Aufbaus, mit Sensorik und Aktorik versehen werden.

Additive Fertigungsverfahren liegen seit Jahren im Trend – die Produktion von individuellen Einzelstücken und funktionsoptimierten Bauteilen in Kleinserien bedeuten vor allem für den Maschinen- und Anlagenbau, die Luft- und Raumfahrt sowie für die Automobilindustrie große Fortschritte. Die zusätzliche fertigungstechnische Möglichkeit, in einem Bauteil mehrere Metalllegierungen sowie Sensoren und Aktoren zu platzieren, eröffnet für Anwender gänzlich neue Lösungsräume. Das Fraunhofer IGCV erkannte dieses Potenzial schon früh und forscht seither zu additiven Fertigungsverfahren für die Herstellung mechatronischer Multimaterialbauteile.

Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie
© StMWi

Forschungserfolge des Projekts

Aus den im MULTIMATERIAL-Zentrum Augsburg angestoßenen Arbeiten heraus konnten bereits einige bi- und multilaterale Transferprojekte gestartet werden. Zahlreiche Studien bzw. kollaborative Vorhaben wurden durchgeführt, wie zum Beispiel:

  • mit Siemens zu Potenzialen der Multimaterialverarbeitung beim bekannten »Fenchelbrenner«
  • mit FESTO zum Potenzial sensorintegrierter Greifer
  • mit MAN Energy Solutions zu Multimaterial-Einspritzdüsen für Großmotoren
  • mit Vectoflow zu sensorintegrierten Luftfahrtkomponenten
  • mit Schunk zu Keilhaken in Multimaterialbauweise
  • mit der Ariane Group ein Fachforum zur Etablierung des Kaltgasspritzens als Additive Fertigungstechnologie

Auch Impuls- sowie Fachbeiträge auf Branchenveranstaltungen wie der AMUG (Additive Manufacturing Users Group) in Chicago (USA) oder der Rapid.Tech (Erfurt) sowie mehrere wissenschaftliche Publikationen förderten die Bekanntheit des MULTIMATERIAL-Zentrums Augsburg. Für die nächsten Projektjahre erwarten sich die über 30 am Projekt beteiligten Forscherinnen und Forscher weiterhin große Errungenschaften.

Die technologischen Grundlagen, die in Augsburg erforscht und geschaffen werden, sorgen für einen deutlichen Marktvorsprung der Industriepartner des Fraunhofer IGCV. Sollten Sie eigene Anwendungsideen im Kopf haben, kommen Sie gerne auf uns zu.

Laser-Strahlschmelzen, Kaltgasspritzen und drahtbasierte Directed Energy Deposition

Derzeit stehen die Technologien Laser-Strahlschmelzen, Kaltgasspritzen und drahtbasierte Directed Energy Deposition (DED-Verfahren) im Fokus. Seit 2017 werden die unterschiedlichen Ansätze erstmals in einem großen Projekt gebündelt: dem MULTIMATERIAL-Zentrum Augsburg.

Unterstützt wird das Fraunhofer IGCV dabei von zahlreichen Industriepartnern sowie dem Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, welches das Projekt mit einer Summe von zehn Millionen Euro fördert.

Die Gliederung in zehn eigenständige Projekte ermöglicht eine intensive Auseinandersetzung mit den einzelnen Prozessen und Forschungsansätzen. Die Forschenden tauschen sich ständig zu aktuellen Innovationen aus und unterstützen sich durch einen fortlaufenden Wissenstransfer gegenseitig. Synergien im Forschungsprozess werden so optimal genutzt.

Multimateriallösungen: Additive Manufacturing (AM) Bauteil
© Fraunhofer IGCV
Multimateriallösungen: Additive Manufacturing (AM) Bauteil
Additive Fertigung: Prüfen eines AM Bauteils
© Fraunhofer IGCV
Additive Fertigung: Prüfen eines AM Bauteils
Sensorintegration beim Laser-Strahlschmelzen am Beispiel eines Gaspedal-Demonstrators
© Fraunhofer IGCV
Sensorintegration beim Laser-Strahlschmelzen am Beispiel eines Gaspedal-Demonstrators

Ziele des MULTIMATERAL-Zentrums Augsburg

Die Ziele des Projekts in den Forschungsbereichen der Produktentwicklung, Prozesstechnik und der Prozesskette liegen auf der Hand: Die Produktentwicklungsmethoden für Multimaterialbauteile mit integrierter Sensorik und Aktorik und das entsprechende Expertenwissen sollen weiter ausgebaut werden.

Außerdem werden innovative Konzepte zur Produktionsplanung und -steuerung für die additive Multimaterialverarbeitung benötigt. Die Befähigung pulverbettbasierter additiver Fertigungsverfahren für die Multimaterialverarbeitung mit automatisierter Sensor-Aktor-Integration treibt das Fraunhofer IGCV genauso wie die Optimierung von DED-Prozessen, im Speziellen das Hochdruck-Kaltgasspritzen, voran.

DIELEKTRO

Im Projekt DIELEKTRO soll die Kombination von metallischen Strukturbauteilen mit elektrischen Komponenten realisiert werden.

FaPlaMult

Entwicklung neuer Methoden zur Planung von additiven Fertigungsfabriken unter der Voraussetzung einer Multimaterialverarbeitung.

FASTMULT

Im Rahmen des Projekts FASTMULT wird die wirtschaftliche Herstellung von großvolumigen Multimaterialbauteilen mittels eines auftragsbasierten additiven Fertigungsverfahrens auf Basis des Kaltgasspritzens untersucht.  

HYBDED

Die Direct Energy Deposition-(DED)-Verfahren zeichnen sich gegenüber pulverbettbasierten Verfahren (z. B. Laser-Strahlschmelzen) durch eine höhere Auftragsrate und größere realisierbare Bauteildimensionen aus. 

KINEMATAM

Das Ziel von KINEMATAM ist es, gekapselte mechatronische Baugruppen mittels eines angepassten Laser-Strahlschmelzprozesses umzusetzen. Das Projekt ist der nächste Entwicklungschritt im Bereich der Funktionsintegration.

MULTIPE

Das Teilprojekt MULTIPE (Produktentwicklungsmethoden für mechatronische Multimaterialbauteile) adressiert die Entwicklung eines methodischen Vorgehens verbunden mit einer systematischen Auswahl geeigneter Verfahren.

MULTIREIN

Um verschiedene Reinigungs- und Detektionsmethoden auf deren Eignung bezüglich der spezifischen Einsatzgebiete zu analysieren, werden in MULTIREIN ausgewählte Anwendungsfälle aus der Additiven Fertigung untersucht.  

MULTISURV

Aufgrund der gesteigerten bzw. neuartigen Anforderungen an die Überwachungstechnik, beschäftigt sich das Teilprojekt MULTISURV mit Themenstellungen der In-Prozess-Überwachung.

MULTITRENN

Das Pulverrecycling ist in besonderem Maße für die Wirtschaftlichkeit des Laser-Strahlschmelzverfahrens (LBM) bedeutend.

PHOTOAM

Die zunehmende industrielle Relevanz des pulverbettbasierten Laserauftragsschweißens (laser powderbed-based fusion, LPBF) hat in den letzten Jahren zu neuen technologischen Entwicklungen wie der Multimaterialverarbeitung geführt.  

Zusammenarbeit

Wir finden gerne eine individuelle Lösung für Ihr Anliegen.

Branchenlösungen

Die Schlüsselbranchen des Fraunhofer IGCV:

  • Maschinen- und Anlagenbau
  • Luft- und Raumfahrt
  • Automotive und Nutzfahrzeuge

Kompetenzen

Wir gestalten den Weg in die Zukunft des effizienten Engineerings, der vernetzten Produktion und der intelligenten Multimateriallösungen.

Referenzprojekte

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