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08.11.2019

Echtes Metall AM vor dem Durchbruch

Mindestens um den Faktor 10 will ein Zusammenschluss von sechs Fraunhofer-Instituten im Fraunhofer-Leitprojekt „futureAM – Next Generation Additive Manufacturing“ den 3D-Druck mit Metallpulver beschleunigen. Erste Ergebnisse präsentiert das Team auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand auf der Formnext.

Eine wichtige Rolle im Leitprojekt spielt das Virtual Lab, das in enger Zusammenarbeit der beteiligten Institute entsteht. Was es leisten und wie es funktionieren wird, demonstrieren die Fraunhofer-Experten auf der Formnext. Das Virtual Lab soll künftig über ein Netzwerk und eine Datenbank alle Bereiche und Institute in Sachen metallisches Additive Manufacturing (Metall AM) digital miteinander verknüpfen. Fritz Lange von der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT in Hamburg, bei der die Fäden des virtuellen Labors zusammenlaufen: »Die Institute werden über das Virtual Lab die verteilte Fertigung abwickeln und nachvollziehen.« Geplant ist dazu die geschlossene digitale Abbildung der Kompetenzen und Ausstattung aller beteiligten Institute.

  • Beim Extremen Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) gelang mit einer neuen Anlage der Schritt von der Beschichtung zur echten additiven, dreidimensionalen Fertigung. Bild: Fraunhofer ILT, Aachen

    Beim Extremen Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) gelang mit einer neuen Anlage der Schritt von der Beschichtung zur echten additiven, dreidimensionalen Fertigung. Bild: Fraunhofer ILT, Aachen

  • Nach dem Baukastenprinzip aufgebaut ist die geplante Anlagentechnik, mit der die Nachbearbeitung automatisiert werden soll. Bild: Fraunhofer IWU, Chemnitz

    Nach dem Baukastenprinzip aufgebaut ist die geplante Anlagentechnik, mit der die Nachbearbeitung automatisiert werden soll. Bild: Fraunhofer IWU, Chemnitz

  • Digital vereint: Das Virtual Lab dient im Projekt futureAM als digitale Klammer für alle vier Handlungsfelder. Bild: Fraunhofer IAPT, Hamburg

    Digital vereint: Das Virtual Lab dient im Projekt futureAM als digitale Klammer für alle vier Handlungsfelder. Bild: Fraunhofer IAPT, Hamburg

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Ganzheitlich virtuell

Das Virtual Lab macht den gesamten AM-Prozess transparent und spiegelt ihn digital: Digital Twins ermöglichen den Projektteilnehmern, Prozesse zu modellieren und zu simulieren, um so reale Systeme in allen Bereichen zu optimieren. Das Virtual Lab ist funktionsbereit und wird bereits mit sogenannten Dummy-Daten evaluiert. Aktuell verbinden sich die beteiligten Institute über ihre Datenbank mit dem Virtual Lab, damit es in Kürze seinen virtuellen Betrieb aufnehmen kann.

Dazu zählt zum Beispiel das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS aus Dresden, das den Part der Werkstoffe betreut. Im Mittelpunkt stehen die Erweiterung des einsetzbaren Spektrums von additiv verarbeitungsfähigen Werkstoffen und außerdem die Multi-Material-Bauweise: Hier entsteht maßgeschneidert mithilfe des Laserauftragschweißens (LMD) ein Bauteil aus verschiedenen Werkstoffen ohne nachgelagerte Fügeprozesse. »Das Verfahren beschleunigt die Materialentwicklungen enorm«, sagt IWS-Wissenschaftler Michael Müller. »Wir erforschen im Verbundprojekt, welche Materialien sich miteinander kombinieren lassen und welche Probleme dabei auftreten.« Aktuell untersuchen die Dresdener Wissenschaftler, wie sich beispielsweise aus verschiedenen Superlegierungen ein Multi-Material-Bauteil herstellen lässt. Besonders wichtig ist beim Fügen von zwei Werkstoffen die Analyse der Übergangszone zwischen den Materialien. Den Materialübergang der Legierung Inconel 718 zu Merl 72 haben die Forscher mittlerweile optimiert, um Herausforderungen wie Rissbildung oder Versprödung zu minimieren.


Inhaltsverzeichnis
Unternehmensinformation

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Steinbachstraße 15
DE 52074 Aachen
Tel.: 0241-8906-109
Fax: 0241-8906-121

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