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cross dimensional manufacturing

VALIDAD

Validierung additiver Fertigungstechniken für die Anwendung in der Metallverarbeitung

PROGRAMM:
Bayerisches Verbundforschungsprogramm (BayVFP) - Digitalisierung

ZUWENDUNGSGEBER:
Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi)

PROJEKTTRÄGER:
Verein Deutscher Ingenieure (VDI)

LAUFZEIT:
Oktober 2019 bis September 2022

PARTNER:

  • Siemens AG
  • turbocut Jopp GmbH
  • MAINCOR Rohrsysteme GmbH & Co. KG
  • Frankenguß
  • Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt (FHWS)
  • Universität Passau
  • Friedrich-Alexander-Universität Erlangen (FAU)

Ausgangslage:

Es stehen verschiedene additive Fertigungsverfahren (AM) zur Verfügung, die es ermöglichen, kostensparend komplexe Strukturen herzustellen. Bedarfsangepasste, funktionsintegrierte Strukturen können gewichtssparend und passgenau gefertigt werden. Die Analyse der Produktanforderungen und die Definition der passenden additiven Fertigungstechnologie ist ein komplexes Mehrzieloptimierungsproblem, für das unterstützende Auswahlhilfen fehlen. Es ist nicht immer klar, welche mechanischen Eigenschaften die schichtweisen Strukturen der additiven Fertigung im Vergleich zu Bauteilen, die aus Vollmaterial gefertigt wurden, aufweisen. Die resultierende Bauteilqualität spielt jedoch eine entscheidende Rolle und muss bei der Auswahl der Technologie validiert werden, um das Vertrauen in das Technologiefeld der additiven Fertigung nachhaltig und breitenwirksam zu stärken. Teilweise fehlt aber die Validierung der erzielbaren Qualitätsmerkmale.

ZielE:

Das Ziel des Projektes ist die wissenschaftsbasierte Qualifikation von additiv hergestellten Bauteilen, welche integrierte Funktionen aufweisen. Das soll spezifisch für die unterschiedlichen additiven Fertigungsverfahren zusammen mit einer Optimierung der entsprechenden Verfahren für die unterschiedlichen Bauteilanforderungen erfolgen. Die Anforderungen an die Bauteilqualität sollen systematisch ermittelt und die mit der additiven Fertigung erreichbaren Bauteilqualitäten untersucht werden. Es wird eine sensorische Prozess- und Qualitätsüberwachung mit entsprechender Datenaufnahme und -verarbeitung entwickelt und die sensordatenbasierte Qualitätssicherung erforscht. Ein weiteres Bestreben ist eine geeignete IT-Dienstleistungsplattform mit Auswahlwerkzeugen auf Basis einer wissens- und datenbasierten Methodik zu erschaffen. Durch die Entwicklung einer AM Anwender-, Entwickler- und Forschungslandkarte soll dem lückenhaften F&E- und Unternehmensnetzwerk entgegengewirkt werden.

Ablauf:

Das Projekt gliedert sich in drei Phasen. Die Vorphase entspricht der Analyse des Ist-Zustands inklusive Benchmark-Tests bei den Partnern. Zudem werden die technischen Realisierungsmöglichkeiten überprüft und die zu betrachtenden additiven Fertigungstechnologien ausgewählt. In Phase eins geht es um die Funktionsintegration und Weiterentwicklung der Fertigungstechnologien. Es findet, spezifisch für die verschiedenen additiven Fertigungsverfahren, eine wissenschaftsbasierte Qualifikation der additiv hergestellten Bauteile statt. Zudem wird eine Richtlinie zur Optimierung der entsprechenden Verfahren verfasst. Defizite hinsichtlich Technologie, Qualität und Kosten werden ebenso wie notwendige Qualitätssicherungs-Werkzeuge identifiziert. Daten werden erfasst und Qualitätsmonitoring betrieben. In der letzten Phase geht es um das Wissensmanagement bei additiv gefertigten Bauteilen. Es wird unter anderem ein Netzwerk oder eine IT-Dienstleistungsplattform für die Auswahl der Fertigungstechnologie, die Qualitätsvalidierung und für das Redesign zur Funktionsintegration geschaffen.

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Markus Langer

Leiter Forschungs- und Technologieförderung