MULTISURV

Methoden der Prozessüberwachung bei der Multimaterialverarbeitung

Die durch additive Fertigungsverfahren generierten Bauteile haben sich hinsichtlich ihrer Qualität aufgrund erzielter Fortschritte in den Bereichen Geometrie-, Material- und Oberflächeneigenschaften in den letzten Jahren stark weiterentwickelt. Neben Forschungen am Kernprozess haben vor allem Methoden der Prozessüberwachung die Erreichung dieser Reife ermöglicht.

Das MULTIMATERIAL-Zentrum Augsburg treibt durch die Befähigung ausgewählter additiver Fertigungsverfahren zur mechatronischen Multimaterialverarbeitung die Entwicklung weiter voran. Mit der zusätzlichen Dimension Material-/Werkstoffunterscheidung entstehen im Bereich der Prozessüberwachung neue Anforderungen an die Überwachungstechnik. Bisher bei der Monomaterialverarbeitung zum Einsatz kommende Verfahren, wie z. B. die auf einer Grauwertunterscheidung basierende optische Überwachung des Pulverbetts, können nicht direkt übertragen werden. Da im vorliegenden Projekt auch mechatronische Komponenten wie Dehnmesstreifen oder Thermoelemente eingebracht werden, besteht zudem die Notwendigkeit diese während des Bauprozesses auf ihre Funktionsfähigkeit zu überprüfen, um die kostspielige Fertigstellung von Ausschussteilen zu vermeiden. Die im Kontext geringer Losgrößen bzw. Stückzahlen erforderliche flexible Gestaltung der Prüfvorrichtung stellt hierbei die neue Herausforderung dar.

Aufgrund der gesteigerten bzw. neuartigen Anforderungen an die Überwachungstechnik, beschäftigt sich das Teilprojekt MULTISURV mit Themenstellungen der In-Prozess-Überwachung. Hierbei werden sowohl bereits etablierte Verfahren aus dem Bereich der Monomaterialverarbeitung bzw. Prüftechnik, als auch neue Methoden aus dem Umfeld der Zerstörungsfreien Prüftechnik (ZfP) auf eine mögliche Anwendbarkeit im Kontext der mechatronischen Multimaterialverarbeitung untersucht. Geeignete Verfahren sollen anschließend in bestehenden Laserstrahlschmelzanlagen prototypisch integriert werden.

Um geeignete Verfahren für die Überwachung der einzelnen Prozessschritte wie z.B. das Aufbringen der Pulverschicht identifizieren zu können, werden zunächst die Anforderungen an die Prüftechnik abgeleitet und ausgewählte Anwendungsfälle untersucht. Anschließend erfolgt durch ausführliche Testreihen im Labormaßstab die Eingrenzung möglicher Prozessparameter, um darauf aufbauend im letzten Schritt die prototypische Integration der Verfahren in die Anlagentechnik realisieren zu können.                

Multimaterialverarbeitung
© Fraunhofer IGCV
Multimaterialverarbeitung
Pulverbettüberwachung mittels aktiver Thermografie
© Fraunhofer IGCV
Pulverbettüberwachung mittels aktiver Thermografie

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