WBK 2022 Einzelseiten Paperturn-PDF-Export - Flipbook - Seite 32
INSTITUT
FORSCHUNG
K O O P E R AT I O N E N
Forschungsschwerpunkt
Additive Fertigung
Ansprechpartner am wbk:
Dr.-Ing. Frederik Zanger
Telefon: +49 721 608 42450
frederik.zanger@kit.edu
Additive Fertigungsverfahren bieten aufgrund ihrer hohen Gestaltungsfreiheit ein großes Potenzial
zur Herstellung optimierter und individualisierter
Bauteile. Aus diesem Grund unterliegt die Branche
der additiven Fertigung einem starken Wachstum
mit immer neuen Anwendungsbereichen, woraus
für die additiven Fertigungsverfahren kontinuierlich neue Herausforderungen entstehen. Diese liegen seitens der Produktionstechnik vor allem in der
Integration bestehender und neuer Prozessketten,
sowie der eingeschränkten Materialauswahl und
in langen Prozesszeiten. Im Forschungsschwerpunkt Additive Fertigung werden die Kompetenzen der drei Forschungsbereiche am wbk Institut
für Produktionstechnik synergetisch zur ganzheitlichen Betrachtung der additiven Fertigung kombiniert. Gemeinsam mit starken Industrie- und
Forschungspartnern reichen die Untersuchungen
von der Materialentwicklung bis hin zu Themen
der Potenzialvalidierung additiver Verfahren für
die Serienproduktion. Dabei spielen insbesondere
die ganzheitliche Betrachtung additiv-subtraktiver
Prozessketten sowie die Qualitätssicherung additiv
hergestellter Bauteile
eine wesentliche Rolle.
In Beschaffung befindliche Hochgeschwindigkeits-Laser-Auftragsschweiß-Anlage pE3D der Ponticon GmbH (Foto: Ponticon)
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Für Kunststoffe werden
das Materialextrusionsverfahren (MEX) ArburgKunststoff-Freiformen
und das pulverbettbasierte Schmelzverfahren
(PBF) Selektives Lasersintern weiterentwickelt. Schwerpunkt in
der additiven Herstellung von Metallbauteilen liegt aktuell im Powder Bed Fusion – Laser
Beam (PBF-LB). Keramiken werden mittels
badbasierter Photopolymerisation (VPP-LED)
mit anschließendem
Sinterprozess hergestellt. Um das Potenzial
der additiven Fertigung
weiter erschließen und
die spezifischen Vorteile verschiedener additiver Fertigungsverfahren gezielt nutzen zu
können, wird aktuell das Verfahrensportfolio am
wbk deutlich erweitert.
Die größte Investition stellt dabei eine Inspektionsund Remanufacturingzelle dar, die Mitte 2023 in
Betrieb genommen werden soll. Darin wird das
pulverbasierte „Extreme Hochgeschwindigkeits-Laser-Auftragsschweißen“ (3D-EHLA) mit einem
5-Achs-Fräszentrum zur spanenden Vor- und Nachbearbeitung kombiniert. Verschiedene Sensoren
sowie zwei Roboter zum Bauteilhandling runden
das von der Europäischen Union geförderte Vorhaben mit einem Gesamtvolumen von über zwei
Millionen Euro ab. Darüber hinaus ist eine BinderJetting-Forschungsanlage, die als sogenanntes
„Zukunftslabor“ im Innovationscampus Mobilität
der Zukunft (ICM) eingeworben werden konnte, im
Zulauf. Diese bietet aufgrund ihres werkstoff-offenen Systems und ihrer skalierbaren Bauraumgröße
eine ideale Basis zur kombinierten Werkstoff- und
Prozessentwicklung zur additiven Fertigung keramischer und metallischer Bauteile. Dabei können
die bereits am wbk vorhandenen Kompetenzen in
pulverbettbasierten sowie binderbasierten additiven Fertigungsverfahren gezielt angewendet und
gebündelt werden. In einem weiteren Zukunftslabor soll zusammen mit Forschungspartnern an
der Universität Stuttgart das Potenzial der universellen Laserbearbeitung erforscht werden. Dazu
werden am wbk ein flexibles Optiksystem sowie
eine modulare PBF-Prozesskammer aufgebaut, in
die zunächst zwei verschiedene Laser-Strahlquellen integriert werden. Mit diesem Zukunftslabor
sollen die Grenzen des PBF-Verfahrens weiter verschoben werden. Zusätzlich werden am wbk gezielt kombinierte Prozessketten aus additiver und
konventioneller Fertigung erforscht, beispielsweise
der additive Aufbau auf Gusshalbzeugen. Um eine
robuste und durchgängige Prozesskette zur hybridadditiven Serienfertigung zu realisieren, entwickelt
das wbk mit verschiedenen Verbundpartnern hardware- und softwareseitige Lösungen.
Die Aktivitäten des Forschungsschwerpunkts Additive Fertigung liefern somit einen wesentlichen
Beitrag, additive Fertigungsverfahren weiterzuentwickeln, ihre wirtschaftliche Einsetzbarkeit zu forcieren und somit die Einsatzgebiete zu erweitern,
sowie die Potenziale der additiven Fertigung weiter
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zu heben.
Institut für Produktionstechnik Jahresbericht 2022