2018 Kooperationsprojekt

Befähigung additiver Fertigungstechnologien zur Herstellung von Funktionsbauteilen mit hohen Qualitätsanforderungen für den industriellen Einsatz (ShapeAM)

Die Einsatzgebiete von additiv gefertigten Bauteilen beschränken sich längst nicht mehr auf Prototypenanwendungen. Durch die Weiterentwicklung der Technologien wird auch die Herstellung von metallischen Funktionsbauteilen für Serienanwendungen mit hohen Qualitätsanforderungen möglich.

Nachbearbeitung einer additiv gefertigten Turbinenschaufel (Quelle: TU München (iwb))

Beim Laserstrahlschmelzen wird Metallpulver selektiv mithilfe eines Laserstrahls auf- und umgeschmolzen. Die Fertigung erfolgt auf kleinstem Maßstab, wodurch sich die gefertigten Bauteile sehr gut für Funktionsanwendungen eignen. Durch die Loslösung von Werkzeugen und Formen ergeben sich neue Gestaltungsfreiheiten und anspruchsvolle Geometriemerkmale: Innenliegende Kanäle, die bei einer konventionellen Herstellung mit einem sehr hohen Fertigungsaufwand verbunden sind, können vergleichsweise einfach realisiert werden. Dies ist z. B. für die Kühlung von Turbinenschaufeln erforderlich. Allerdings entstehen beim Aufbauprozess durch den lokalen Wärmeeintrag Eigenspannungen, die zu einer Verformung des Bauteils führen. Neben der Deformation stellt auch die erreichbare Oberflächenqualität eine Herausforderung dar.

Zur Bewältigung dieser Herausforderungen wurde dieses Forschungsprojekt initiiert. Im Rahmen des Projektes wird eine geeignete Prozesskette definiert. Dazu werden zunächst die Anforderungen an die additive Fertigung und die spanende Nachbearbeitung sowie an die Bauteileigenschaften analysiert. Ausgehend von der Erarbeitung einer geeigneten digitalen Prozesskette werden passende Parametersätze für den additiven Prozess, die thermische Nachbehandlung und die spanende Bearbeitung ermittelt. Der Fokus liegt hierbei auf der Werkzeugauslegung, den Aufspann- und Vermessungsstrategien sowie der automatisierten Optimierung automatischer Fertigungsprozesse auf der Basis von Computer-aided manufacturing (CAM). Zuletzt erfolgt nach der Validierung und Umsetzung der Maßnahmen eine technische und wirtschaftliche Bewertung.

Projektfinder
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Forschungsverbünde

In strategisch wichtigen Bereichen werden von der Forschungs­stiftung auch Forschungs­verbünde initiiert und gefördert.

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Projektleitung
Technische Universität München
Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb)
Projektpartner
AWM Maschinenbau GmbH
Dörfler&Schmidt Präzisionsfinish GmbH
FIT Production GmbH
OPEN MIND Technologies AG
WNT Deutschland GmbH