Das Innovations-Labor für die Additive Fertigung smarter metallischer Multimaterialbauteile

Forschung zur Additiven Fertigung smarter Multimaterialbauteile

Das Fraunhofer IGCV hat sich seit 2017 einiges vorgenommen: In 14 Technologieprojekten im Rahmen der beiden Großvorhaben MULTIMATERIAL-Zentrum Augsburg und MULTIMAT-BAVARIA II 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

Nach etablierten Wissenschaftsdatenbanken, wie SCOPUS, zählen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IGCV zu den weltweit führenden Forschenden auf dem Gebiet der sensorintegrierten metallischen Multimaterialbauteile. Dies spiegelt sich im Wesentlichen durch die Anzahl und Reichweite der wissenschaftlichen Publikationen wider.

Aus den angestoßenen Arbeiten in den 14 Technologieprojekten 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

Die technologischen Grundlagen, die am Fraunhofer IGCV zur Multimaterialverarbeitung erforscht wurden, machen es heute möglich, industrielle Anwendungsfälle mit Serienpotenzial anzugehen. Gerne unterstützen Sie bei der Auswahl und Bewertung möglicher Anwendungsfälle.

Trotz der Erfolge ist die additive Fertigung sensorintegrierter Multimaterialbauteile noch in den Kinderschuhen. Für Industrieunternehmen ergibt sich damit derzeit eine vielversprechende Möglichkeit, sich in Zusammenarbeit mit uns einen gewichtigen Marktvorsprung zu erarbeiten. Unser seit dem Jahr 2023 etabliertes Partnernetzwerk zu industriellen Komponenten- und Systemzulieferern ist hierbei ein entscheidender Faktor für die Sicherstellung einer zeitnahen Integration in die industrielle Produktion.

Kommen Sie gerne auf uns zu.

Laser-Strahlschmelzen, Kaltgasspritzen, Binder Jetting

Derzeit stehen die Technologien Laser-Strahlschmelzen, Kaltgasspritzen und Binder Jetting im Fokus.  

Unterstützt wird das Fraunhofer IGCV dabei von zahlreichen Industriepartnern sowie dem Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, welches die Projekte mit einer Summe von 13,5 Millionen Euro fördert.

 

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

Zur Übersicht der Referenzprojekte am Fraunhofer IGCV.