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25.04.2019

Metallischer 3D-Druck in der automobilen Serienfertigung

Mit dem Ziel der „Industrialisierung und Digitalisierung von Additive Manufacturing (AM) für automobile Serienprozesse“ ist im März 2019 das Verbundprojekt IDAM gestartet. Konkret werden die Projektpartner bestehend aus KMU, Großunternehmen und Forschungsinstitutionen den metallischen 3D-Druck erstmalig in einen industrialisierten und hochautomatisierten Serienprozess in der Automobilindustrie überführen.

Durch die Integration des metallischen 3D-Drucks in die konventionellen Fertigungslinien der Automobilindustrie ermöglicht es IDAM, kosten- sowie zeitintensive Prozesse, wie die Fertigung von Formwerkzeugen, abzulösen und dem Wunsch nach Produktindividualisierung ohne Mehraufwand zu entsprechen.

Die Implementierung des metallischen 3D-Drucks erfolgt an zwei Standorten: im Additive Manufacturing Center der BMW Group in München sowie im Bonner Werk des Automobilzulieferers GKN Powder Metallurgy. Dort qualifiziert das IDAM-Team die AM-Technologie für die jeweils spezifischen Anforderungen in der Gleichteilfertigung wie auch der Individual- und Ersatzteilfertigung anhand konkreter Bauteile. Die anvisierten Stückzahlen sprechen für den Signalcharakter des Verbundprojekts. Künftig soll es bei höchstem Qualitäts- und Kostendruck mit den AM-Fertigungslinien möglich sein, mindestens 50.000 Bauteile pro Jahr in der Gleichteilfertigung und über 10.000 Individual- und Ersatzteile herzustellen.

  • Konsortium des BMBF-Projekts IDAM beim Kick-off in München am 27. März 2019. Bild: BMW Group.

    Konsortium des BMBF-Projekts IDAM beim Kick-off in München am 27. März 2019. Bild: BMW Group.

  • Dieses strukturoptimierte Differentialgehäuse, gemeinsam entwickelt von GKN Powder Metallurgy & Porsche Engineering, ist eine von vielen neuen 3D-gedruckten E-Drive Anwendungen. Bild: GKN Powder Metallurgy

    Dieses strukturoptimierte Differentialgehäuse, gemeinsam entwickelt von GKN Powder Metallurgy & Porsche Engineering, ist eine von vielen neuen 3D-gedruckten E-Drive Anwendungen. Bild: GKN Powder Metallurgy

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Modularer Aufbau der Fertigungslinien

In Bonn und München werden zwei modulare und nahezu vollständig automatisierte AM-Fertigungslinien aufgebaut. Sie bilden den gesamten Prozess von der digitalen über die physische Bauteilfertigung bis hin zur Nachbereitung ab. Einzelne Module können durch den bausteinartigen Aufbau der Linie an die unterschiedlichen Produktionsanforderungen angepasst und, sofern notwendig, ersetzt werden.

Darüber hinaus ist es möglich, einzelne Prozessschritte flexibel anzusteuern und auszulasten. Durch die ganzheitliche Betrachtung der automobilen Fertigungslinie wollen die Projektteilnehmer den manuellen Anteil der Tätigkeiten entlang der Prozesskette von aktuell rund 35 Prozent auf weniger als 5 Prozent senken. Außerdem sollen sich die Stückkosten der 3D-gedruckten Metallbauteile mehr als halbieren.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit

In der Konzeption, Bereitstellung und Vernetzung der Module für die AM-Fertigungslinie tritt vor allem die Expertise der KMU innerhalb des Projektkonsortiums in den Vordergrund. Sie übernehmen unter anderem die Automatisierung der Schnittstellen zwischen den einzelnen Prozessschritten oder entwickeln im Rahmen des Projekts eine serienfähige und modulare Fertigungsanlage für den metallischen 3D-Druck.

Auch die weiteren modularen Bestandteile, wie das Pulverhandling, die Prozessüberwachung und die automatisierte Nachbearbeitung, werden durch die KMU entwickelt. Die Forschungsinstitutionen übernehmen unter anderem Aufgaben im Bereich der Prozessführung, des digitalen Zwillings sowie der präventiven Qualitätssteigerung. Durch das Mitwirken der großen Industrieunternehmen wird der Einsatz dieser verknüpften Module in den AM-Fertigungslinien unter realen Bedingungen und im großen Stil möglich.

Außerdem können dadurch industrielle Standards festgelegt und industrierelevante Qualitätsmerkmale ausgearbeitet werden. Erst durch diese interdisziplinäre Zusammenarbeit wird es im IDAM-Projekt möglich, den metallischen 3D-Druck für die automobilen Serienprozesse ganzheitlich zu betrachten und ihn nachhaltig in der Produktion zu etablieren.

Unternehmensinformation

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

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

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