Industriellen 3D-Druck für die Serienfertigung nutzbar machen

Photonische Prozessketten
16.07.2019
Erstellt von Siemens AG und Photonik Forschung Deutschland

Bei der pulverbasierten, additiven Fertigung komplexer Metallbauteile sollen Entwicklungs- und Produktionszeiten um etwa 50 Prozent reduziert werden – das ist das Ziel des vom BMBF unterstützten Projekts IDEA. Insgesamt sind 14 Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft, darunter Hard- und Software-Ausrüster, 3D-Druck-Anwender, Maschinenhersteller und Forschungseinrichtungen, beteiligt.

Gruppenfoto
Am 8. Mai 2019 fand das Kick-off des Verbundprojekts IDEA bei der Siemens AG in Berlin statt. Bild: Siemens AG

Die Additive Fertigung, auch als industrieller 3D-Druck bekannt, bietet viele Vorteile. Nahezu beliebige Geometrien und selbst komplexe Strukturen lassen sich ohne wesentlichen Mehraufwand herstellen. Es entstehen etwa anspruchsvolle Metallbauteile wie Turbinenschaufeln, Getriebe- oder Motorenteile. Gleichzeitig wird die Massenfertigung individualisierter Produkte möglich.

Derzeit laufen die einzelnen Arbeitsschritte entlang der Prozesskette vom 3D CAD Design bis zum fertigen Bauteil für den metallbasierten 3D-Druck häufig noch isoliert ab. Ziel von IDEA 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 und eine Wärmebehandlung bis zur Nachbearbeitung.

Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft

Zu den Partnern des Projekts IDEA zählen die Hard- bzw. Software-Ausrüster ALLMATIC, BCT, Jenoptik, ModuleWorks und Siemens Digital Industries, die 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 seinem Werkzeugmaschinenlabor WZL und dem Lehrstuhl für Digital Additive Production DAP.

Vollintegrierte, automatisierte Produktionslinie

Das übergeordnete Ziel von IDEA ist die weitere Industrialisierung der Additiven Fertigung für die deutsche Industrie. Dies zu beschleunigen, kann am besten mit einem industrieübergreifenden Teamansatz gelöst werden. Großes Potenzial besteht vor allem bei der effizienteren Kopplung von Hard- und Software. Mit digitalen Zwillingen der zu fertigenden Produkte, des Fertigungsverfahrens und der gesamten Produktionslinie soll eine bisher noch durch händische Eingriffe geprägte Produktion zu einer hocheffizienten Fertigungslinie werden. Die Produktivitätsvorteile sollen insbesondere durch die Nutzung durchgängiger Datenformate, durch Prozesssimulation, die Nutzung eines modernen Produktionsleitsystems und 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 (BMBF) im Rahmen seines Förderprogramms „Photonik Forschung Deutschland“ ins Leben gerufen hat. Bei einer Förderquote von 50 Prozent ergibt sich eine Fördersumme von knapp 14 Millionen Euro. Die Laufzeit ist über drei Jahre geplant.

Weitere Informationen

Kurzvorstellung des Projekts
Förderinitiative „Linienintegration additiver Fertigungsverfahren“

 

Werkstück
Gasturbinenschaufel. Bild: Siemens AG
Logo
Logo des Verbundprojekts IDEA