MULTIPE

Die Additive Fertigung zählt zu den Zukunftstechnologien der industriellen Produktion. Besonders für komplexe Bauteile im Automobilbau, der Medizintechnik oder der Luft- und Raumfahrt bietet diese Technologie bereits in der Designphase zusätzliche Freiheitsgrade. Daneben lassen sich über die Verwendung mehrerer Materialien gezielt lokal differenzierte Eigenschaften mittels Materialgradienten erzeugen oder Sensoren direkt in Multimaterialbauteile integrieren. Durch die verfahrensspezifischen Besonderheiten der Additiven Fertigung, insbesondere bei dem neuen Ansatz eines additiven Multimaterialaufbaus, werden neue Denkansätze in der Produktentwicklung unverzichtbar. Die daraus resultierenden Anforderungen an eine geeignete Produktentwicklungsmethode werden im Rahmen des MULTIMATERIAL-Zentrums Augsburg erforscht.

Das Teilprojekt MULTIPE (Produktentwicklungsmethoden für mechatronische Multimaterialbauteile) adressiert die Entwicklung eines methodischen Vorgehens verbunden mit einer systematischen Auswahl geeigneter Verfahren. Anhand eines konkreten Anwendungsfalls der Handhabungstechnik wird die Methode projektbegleitend bei der Auslegung eines mechatronischen Multimaterial-Greifsystems mit integrierter Sensorik validiert.

Messbare Vorteile für industrielle Anwendungen ergeben sich aus

  • der Funktionsintegration
  • der Integration von bspw. Sensoren in intelligente Produkte
  • der Komplexitätsreduzierung bei Produkten aus mehreren Komponenten

Als Anwendungsbeispiel für das Teilprojekt MULTIPE wird beispielhaft das hochbelastete Kernelement moderner Parallelbackengreifer vorgestellt. Der sogenannte Keilhaken überträgt mit seinen schrägen Wirkflächen die pneumatische Bewegung eines Kolbens in eine Greifbackenbewegung. Für eine große Kraftübertragung muss der Keilhaken nicht nur über eine hohe Festigkeit, sondern auch über optimale Gleiteigenschaften verfügen. Ein Widerspruch, der mit gängigen Verfahren nicht zu lösen ist. Die Verwendung von Multimaterialien bietet hier großes Potenzial. Durch die besondere Konstruktion aus zwei verschiedenen Materialien weist die Grundstruktur des Keilhakens hohe Festigkeit auf, während im selben Fertigungsschritt die Gleitflächen aus einer tribologisch geeigneten Legierung aufgebaut wurden (Abbildung 2). Dadurch wird der Verschleiß der Antriebsmechanik minimiert und es kann bei gleichem Energieaufwand eine größere Kraft aufgebracht werden.

Die Produktqualität wird hierbei von Randbedingungen wie Verfahrensparametern oder multimaterialgerechte Konstruktion entscheidend beeinflusst. Daher sollen diese Randbedingungen im Teilprojekt MULTIPE für neuartige Produkteigenschaften analysiert, anhand von praxisnahen Anwendungsfällen validiert und zu Handlungsempfehlungen zusammengefasst werden.

 

Abbildung: Additiv gefertigte Greiferkomponente - Keilhaken aus CuCr1Zr und Werkzeugstahl 1.2709.
© Fraunhofer IGCV
Additiv gefertigte Greiferkomponente - Keilhaken aus CuCr1Zr und Werkzeugstahl 1.2709

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

 

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