Industrialisierung der Additiven Fertigung

Automatisierung der Additiven Fertigung

Metall-3D-Druck
Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt, Inhaber des Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement am WZL Bild: RWTH Aachen
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Derzeit laufen die einzelnen Arbeitsschritte in der Prozesskette für den Pulver- und Metallbasierten 3D-Druck häufig noch isoliert ab. Ziel des Projektes IDEA des WZL der RWTH Aachen ist es, mit 14 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft die weitere Industrialisierung und Automatisierung der Additiven Fertigung voranzutreiben – am besten mit einem industrieübergreifenden Teamansatz. Potenzial besteht vor allem bei der effizienteren Kopplung von Hardware und Software.

Inhaltsverzeichnis

1. Ziele Automatisierungsprojekt IDEA
2. Wie funktioniert 3D-Druck in der Metallverarbeitung
3. Das Team des Projektes IDEA
4. Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt zum Inhalt des Projektes IDEA:
5. Projekt IDEA wird mit knapp 14 Millionen Euro gefördert

Ziele Automatisierungsprojekt IDEA

Mit digitalen Zwillingen der zu fertigenden Produkte, des Fertigungsverfahrens und der gesamten Produktionslinie soll eine durch bisher noch händische Eingriffe geprägte Produktion zu einer hocheffizienten Fertigungslinie werden. Die Produktivitätsvorteile sollen insbesondere durch die Nutzung durch-gängiger Datenformate, durch Prozesssimulation, durch die Nutzung eines modernen Produktionsleitsystems und durch die durchgängige Erfassung von Fertigungsdaten erreicht werden.

Nach einer Entwicklungs- und Implementationsphase ist in der zweiten Hälfte des Projektes die Validierung vorgesehen, wobei die Zielerreichung anhand der Fertigung von Demonstrator-Bauteilen in zwei Pilotlinien gemessen wird. Die Vorbilder industrieller Fertigungslinien werden im Siemens-Gasturbinenwerk in Berlin und von MBFZ Toolcraft in Georgensgmünd entstehen. Dabei werden sowohl die Anforderungen mittelständischer Betriebe als auch der Großindustrie berücksichtigt, und in den Additiven Fertigungslinien implementiert.

Wie funktioniert 3D-Druck in der Metallverarbeitung

Beim industriellen 3D-Druck wird schichtweise Metallpulver mittels Laserstrahlung aufgeschmolzen. So entstehen aus bis zu 8.000 Schichten komplexe Metallbauteile, die ansonsten aufwändig durch konventionelle Metallbearbeitung wie Drehen, Fräsen oder Schweißen hergestellt werden müssten. Die komplette Prozesskette reicht vom Erstellen der Modelle am Computer über die Pulverauswahl, den 3D-Druckprozess, die Qualitätskontrolle, eine Wärmebehandlung und die Nachbearbeitung. Nahezu beliebige Geometrien und selbst komplexe Strukturen lassen sich beim Metall-3D-Druck ohne wesentlichen Mehraufwand herstellen. Es entstehen etwa anspruchsvolle Metallbauteile wie Turbinenschaufeln, Getriebe- oder Motorenteile. Gleichzeitig wird die Massenfertigung individualisierter Produkte möglich.

Das Team des Projektes IDEA

Zu den Partnern des Projekts IDEA zählen die Hard- bzw. Software-Ausrüster Allmatic, BCT, Jenoptik, ModuleWorks und Siemens Digital Industries, die Lösungsanbieter für den industriellen 3D-Druck Eos und Trumpf und die 3D-Druck-Anwender Liebherr-Aerospace, MBFZ toolcraft, MTU Aero Engines und Siemens Gas and Power. Wissenschaftliche Unterstützung erhält das Projekt von den Fraunhofer Instituten für Lasertechnik ILT und für Produktionstechnologie IPT und der RWTH Aachen mit dem Lehrstuhl Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt am Werkzeugmaschinenlabor WZL und dem Lehrstuhl für Digital Additive Production DAP.

Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt zum Inhalt des Projektes IDEA:

„IDEA stellt für meinen Lehrstuhl eine herausragende Möglichkeit dar, eine prozessschrittübergreifende Qualitätssicherung entlang der gesamten additiven Fertigungskette zu definieren und mittels der Pilotlinien beispielhaft zu implementieren“, sagt er. „Die derzeit sehr divergente Datenhandhabung entlang der digitalen Kette zu vereinheitlichen und somit die Nutzung dieses Datenstroms zu ermöglichen, ist dabei ein zentrales Forschungsziel. Denn nur der Einsatz geeigneter Sensorik erlaube den Abgleich der Daten aus der virtuellen Prozesskette mit den Informationen der tatsächlich hergestellten Bauteile. „Dies ermöglicht eine Optimierung der Prozesse, zum Beispiel in Form eines direkten Feedbacks an die einzelnen Prozessschritte.“

Projekt IDEA wird mit knapp 14 Millionen Euro gefördert

Das Projekt ist Teil der Förderinitiative „Linienintegration additiver Fertigungsverfahren (LAF)“ die das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Photonik Forschung Deutschland ins Leben gerufen hat. Die Fördersumme beträgt knapp 14 Millionen Euro. Die Laufzeit ist über drei Jahre geplant. eve

Kontakt:

Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen University
Cluster Produktionstechnik
Campus-Boulevard 30
D-52074 Aachen
Telefon: +49 241 80 27400
Telefax: +49 241 80 22293
E-Mail: info@wzl.rwth-aachen.de
www.wzl.rwth-aachen.de


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