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01.10.2015

Metallische Serienbauteile aus dem 3D-Drucker

Ein Forschungsprojekt an der Technischen Hochschule Mittelhessen befasst sich aktuell mit Fragen der Herstellung von metallischen Serienbauteilen in der Automobil- und Maschinenbauindustrie mittels 3D-Druck.

Projektmitarbeiter Sascha Wörner bei der Aufnahme quasistatischer Werkstoffkennwerte im Zugversuch. Bild: TH Mittelhessen

Die Friedberger Professoren Dr. Udo Jung und Dr. Heinrich Friederich vom Kompetenzzentrum Verkehr – Mobilität – Automotive untersuchen ein neues Verfahren, das Metall-Laserstrahlschmelzen. Partner sind FKM Sintertechnik aus Biedenkopf, Sanden International (Europe) mit Sitz in Bad Nauheim und Henkel Modellbau aus Breidenstein. Das Land Hessen fördert das Vorhaben mit 300.000 Euro.

Metall-Laserstrahlschmelzen ist eine Technik, mit der ein Produkt schichtweise aufgebaut wird. Ein von einem CAD-Datensatz gesteuerter Laserstrahl verschmilzt bei Temperaturen von mehreren hundert Grad sehr dünne Pulverschichten. Die Bearbeitung erfolgt Schicht für Schicht in vertikaler Richtung.

Diese additive Fertigung hat gegenüber konventionellen Verfahren verschiedene Vorteile. Beschränkungen klassischer Produktion, die zum Beispiel bei Gussteilen Hohlräume oder Hinterschneidungen vermeiden muss, fallen weg. Jedes Bauteil lässt sich ohne Werkzeugwechsel anders herstellen als das vorherige. Dadurch wird zum Beispiel eine Kleinserien- oder Einzelteilfertigung attraktiver. Ersatzteile können bei Bedarf dezentral produziert werden und machen eine teure Lagerhaltung überflüssig. „Die Möglichkeiten der additiven Fertigung sorgen für eine erhebliche Flexibilisierung des Konstruktions- und Produktionsprozesses. Sie ist eine Schlüsseltechnologie zur Umsetzung der Hightech-Strategie 'Industrie 4.0', die die Bundesregierung anstrebt“, sagt Udo Jung.

In mehr als 400 Einzelversuchen werden Bauteile aus einer Stahl- und einer Aluminiumlegierung experimentell untersucht. Erstmals wollen die Forscher das Verhalten der mit dem Laserstrahlschmelzverfahren hergestellten Bauteile auch per Computer simulieren und so die Zahl kostspieliger Versuche begrenzen.

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