Projekte

IndiPro

Bauteilindividuelle Prozesssteuerung und -überwachung zur anforderungsgerechten additiven Massenproduktion (IndiPro)

Programm: PDA Forschung für Produktion
Bekanntmachung: Additive Fertigung - Individualisierte Produkte, komplexe Massenprodukte, innovative Materialien (ProMat_3D)
Wettbewerb: Additive Fertigung - Individualisierte Produkte, komplexe Massenprodukte, innovative Materialien (ProMat_3D)

Kurzbeschreibung:
Beim Laserstrahlschmelzen werden Bauteile durch Verschmelzen von schichtweise aufgetragenem Metallpulver hergestellt. Dieser komplexe Vorgang erfordert die Festlegung einheitlicher Prozessparameter, wie beispielsweise Laserleistung und Verfahrgeschwindigkeit des Laserstrahls. Bauteile mit stark variierenden geometrischen Strukturen, wie filigrane oder aber massive Elemente, können bislang nicht qualitätsgerecht hergestellt werden, weil dafür die Prozessparameter während der Fertigung verändert werden müssten. Um das Laserstrahlschmelzen für die Massenfertigung anwendbar zu machen, bedarf es neuer Lösungen zur automatisierten Bestimmung variabler Prozessparameter. Ziel des Forschungsprojekts IndiPro ist die Entwicklung und Umsetzung von Methoden zur automatisierten Bestimmung von optimalen Prozessparametern für die Fertigung komplexer Geometrieelemente. Der Fokus liegt dabei auf der Erhöhung der Bauteilqualität und der gezielten Steuerung des Laserfertigungsprozesses, so dass in einem einzelnen Bauteil anforderungsgerecht verschiedene Eigenschaften erzeugt werden können. Dadurch soll eine deutliche Senkung der Herstellungskosten, insbesondere durch die Integration und Automatisierung verschiedener Schritte in der Fertigungsprozesskette, erreicht werden.

www:
http://ptw-darmstadt.de/webseiten/indipro/

Projektdauer: 01.11.2016 − 31.10.2019

Projektkoordinator:
Dr. Martin Otto
EOS GmbH Electro Optical Systems
Telefon: +49 89 89336-1702
E-Mail: martin.otto@eos.info

Ansprechpartner bei PTKA:
Dipl.-Ing. Mischa Leistner
Telefon: +49 721 608-31429
E-Mail: mischa.leistner@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Beim Laserstrahlschmelzen werden Bauteile durch Verschmelzen von schichtweise aufgetragenem Metallpulver hergestellt. Dieser komplexe Vorgang erfordert die Festlegung einheitlicher Prozessparameter, wie beispielsweise Laserleistung und Verfahrgeschwindigkeit des Laserstrahls. Bauteile mit stark variierenden geometrischen Strukturen, wie filigrane oder aber massive Elemente, können bislang nicht qualitätsgerecht hergestellt werden, weil dafür die Prozessparameter während der Fertigung verändert werden müssten. Um das Laserstrahlschmelzen für die Massenfertigung anwendbar zu machen, bedarf es neuer Lösungen zur automatisierten Bestimmung variabler Prozessparameter.

Ziel des Forschungsprojekts IndiPro ist die Entwicklung und Umsetzung von Methoden zur automatisierten Bestimmung von optimalen Prozessparametern für die Fertigung komplexer Geometrieelemente. Der Fokus liegt dabei auf der Erhöhung der Bauteilqualität und der gezielten Steuerung des Laserfertigungsprozesses, so dass in einem einzelnen Bauteil anforderungsgerecht verschiedene Eigenschaften erzeugt werden können. Dadurch soll eine deutliche Senkung der Herstellungskosten, insbesondere durch die Integration und Automatisierung verschiedener Schritte in der Fertigungsprozesskette, erreicht werden.

Im Projekt werden dazu Methoden zur Vorherbestimmung und Beschreibung lokaler Anforderungen an die Bauteileigenschaften erarbeitet. Diese werden mit der automatischen Analyse lokaler geometrischer Eigenschaften des Bauteils, wie beispielsweise Porenfreiheit und Oberflächenbeschaffenheit, kombiniert. Dazu werden innovative Steuerungs- und Überwachungsalgorithmen entwickelt. Die Anwendbarkeit und Leistungsfähigkeit der zu erarbeitenden Softwarewerkzeuge werden anhand der beispielhaften Fertigung von vier Bauteilen aus dem Automobilbau bzw. der Luft- und Raumfahrt demonstriert.

Mit den Vorhabenergebnissen kann die technologische Leistungsfähigkeit und das Anwendungsspektrum von Laserstrahlschmelzanlagen wesentlich erweitert werden. Die anforderungsgerechte Herstellbarkeit einzelner Funktionselemente an Bauteilen steigert die Möglichkeiten der industriellen Serienfertigung erheblich. Die deutlich verbesserte Bauteilqualität lässt die branchenübergreifende Anwendbarkeit der Projektergebnisse auch in den Bereichen Medizintechnik und Feinmechanik erwarten.

Publikationen

Deutschland druckt dreidimensional
Erscheinungsjahr: 2019
Beschreibung: Von der Hüftprothese über Windflügel bis zu Flugzeugturbinen – die Vielfalt an möglichen Anwendungen des industriellen 3D-Drucks ist beinahe grenzenlos. Jedoch stecken die Technologien für die sogenannte additive Fertigung vielfach noch in den Kinderschuhen. Die in der Broschüre vorgestellten Forschungsaktivitäten basieren auf den beiden Rahmenprogrammen „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ und „Vom Material zur Innovation“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Als Projektergebnisse werden neue Methoden, Werkzeuge, Verfahren, Anlagen, Materialien, Richtlinien, Leitfäden und Konzepte für die industrielle Einführung der additiven Fertigung erarbeitet. Die Erprobung der Ergebnisse erfolgt an konkreten Demonstratoren in Pilotbereichen mit Referenzcharakter. Die Möglichkeiten der internationalen Kooperation werden ebenfalls dargestellt. Die Broschüre kann auch über den Publikationsversand des BMBF bestellt werden, Bestell-Nr.: 31357.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Susanne Zbornik

+49 (0)721 608-25281
susanne.zbornik@kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu