Foto: Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen University

Forschung

50 % Zeit- und Kostenersparnis ist das Ziel von IDEA

Mithilfe des Projekts IDEA des WZL der RWTH Aachen sollen Dauer und Kosten bei der additiven Fertigung komplexer Metallteile um 50 Prozent sinken.

Die Additive Fertigung bietet viele Vorteile. Nahezu beliebige Geometrien und selbst komplexe Strukturen lassen sich ohne wesentlichen Mehraufwand herstellen. Derzeit laufen die einzelnen Arbeitsschritte in der Prozesskette für den Pulver- und Metallbasierten 3D-Druck häufig noch isoliert ab. Ziel von IDEA (Industrialisierung von Digitalem Engineering und Additiver Fertigung) ist es, mit 14 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft die weitere Industrialisierung und Automatisierung der Additiven Fertigung voranzutreiben. 

Anspruchsvolles Fertigungsverfahren 

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. 

IDEA-Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft 

Zu den Partnern des Projekts IDEA zählen die Hard- bzw. Software-Ausrüster Allmatic, BCT, Jenoptik, Module Works und Siemens Digital Industries, führenden Lösungsanbieter für den industriellen 3D-Druck Eos und Trumpf und die 3D Druck-Anwender Liebherr-Aerospace, MBFZ Toolcraft GmbH, 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. 

Vollintegrierte, automatisierte Produktionslinie 

Die weitere Industrialisierung der Additiven Fertigung für die deutsche Industrie kann laut WZL am besten mit einem industrieübergreifenden Teamansatz beschleunigt werden. Großes Potenzial besteht vor allem bei der effizienteren Kopplung von Hardware und Software. 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 durchgängiger 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 der MBFZ Toolcraft GmbH in Georgensgmünd entstehen. Dabei werden sowohl die Anforderungen mittelständischer Betriebe als auch der Großindustrie berücksichtigt, und in den Additiven Fertigungslinien implementiert. 

Fördersumme von knapp 14 Millionen Euro 

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. 

Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen 

Das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen steht nach eigenen Angaben weltweit seit mehr als 100 Jahren für zukunftsweisende Forschung und erfolgreiche Innovationen auf dem Gebiet der Produktionstechnik. Unter der Leitung der vier Professoren Christian Brecher, Thomas Bergs, Robert Schmitt und Günther Schuh forscht das WZL in sechs Bereichen – Fertigungstechnik, Werkzeugmaschinen, Produktionssystematik, Getriebetechnik, Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement – an der zukunftsgerechten Gestaltung der Produktion in Hochlohnländern. Zusammen mit Industriepartnern verschiedener Branchen erarbeitet das WZL in öffentlich geförderten wie auch bilateralen Projekten Lösungen für vielfältige Themen-stellungen aus der Produktion. Diese Aktivitäten werden auf dem RWTH Aachen Campus im Cluster Produktionstechnik verstetigt.
 

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