HYBDED | Hybride Fertigung mechatronischer Komponenten

Mechatronische Komponenten in kaltgasgespritzten Bauteilen

Ziel des Projekts HYBDED ist die Implementierung mechatronischer Komponenten in ein kaltgasgespritztes Bauteil. So können beispielsweise Thermoelemente zum Temperaturmonitoring im Bauteil genutzt werden. Durch die Implementierung von RFID-Tags können kaltgasgespritzte Hochleistungsbauteile eindeutig identifiziert und vor Fälschungen geschützt werden. Zu diesem Zweck wird eine konventionelle Kaltgaszelle um einen weiteren Mehrachsroboter mit Manipulator erweitert.

Implementierung mechatronischer Komponenten in ein additiv gefertigtes Hochleistungsbauteil

Das Video zeigt die Erweiterung einer Kaltgaszelle um einen zusätzlichen Mehrachsroboter, wobei der Entnahmevorgang aus einem hierfür entwickelten Sensorspeicher demonstriert wird. Der Sensor wird nach der Entnahme in die angedeutete Kavität eingelegt.

Authentifikation von Bauteilen als Herausforderung der Additiven Fertigung

Die Direct Energy Deposition-(DED)-Verfahren zeichnen sich gegenüber pulverbettbasierten Verfahren (z.B. Laserstrahlschmelzen) durch eine höhere Auftragsrate und größere realisierbare Bauteildimensionen aus. Vertreter dieser Verfahren sind beispielsweise das Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) oder die Additive Fertigung mittels Kaltgasspritzen.

Für Unternehmen, insbesondere aus der Automotive-, Luftfahrt- und Medizinbranche, verspricht die Additive Fertigung eine Vielzahl neuer Einsatzmöglichkeiten und insbesondere Ersatzteile können schnell und einfach reproduziert werden. Dabei wird jedoch die bereits heute bestehende Herausforderung der Authentifikation von Bauteilen im Kontext der Additiven Fertigung weiter zunehmen.

Die unautorisierte Kopie von Produkten kann erschwert werden, indem beispielsweise codierte Chips automatisiert eingebracht und/oder diese eindeutig einer Produktionscharge zugeordnet werden. Daneben können auch mechatronische Komponenten in Bauteile eingebracht werden. So können beispielsweise Druckgussformen mit Temperatursensoren ausgestattet werden, um die Qualitätssicherung während des Gießprozesses sicherzustellen. Die Kombination dieses generativen Fertigungsverfahrens mit einem integrativen Prozessschritt wird als hybride Fertigung bezeichnet.

HYBDED: Additive Fertigung mittels Kaltgasspritzen

Industrieroboter mit HYBDED-Frontend
© Fraunhofer IGCV
Industrieroboter mit HYBDED-Frontend

Das Teilprojekt HYBDED fokussiert die Additive Fertigung mittels Kaltgasspritzen, wodurch eine hohe Auftragsrate und damit kurze Fertigungszeiten ermöglicht werden. Das Ziel des Forschungsprojekts ist es, Sensoren und andere mechatronische Komponenten automatisiert und prozesssicher in Bauteile einzulegen. Hierfür wird die Kaltgaszelle aus dem Schwesterprojekt FASTMULT um einen weiteren Industrieroboter erweitert. Mit diesem können mechatronische Komponenten in die Bauteile eingelegt und überspritzt werden. Die Abbildung zeigt den Industrieroboter mit HYBDED-Frontend. Dieses verfügt neben dem Greifer und Überwachungstechnik auch über eine Frässpindel zur Vorbereitung der benötigten Kavitäten, um die Komponenten prozesssicher in das Bauteil einbringen zu können.

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