Additive Fertigung

Additive Manufacturing – Von der Prozessentwicklung zur industriellen Prozesskette

Unternehmen stehen unter dem ständigen Druck, schneller zu innovieren, Lieferketten robuster zu gestalten und zugleich Qualität, Dokumentation und Kosten im Griff zu behalten. Additive Fertigung bietet dafür enorme Freiheitsgrade, scheitert in der Praxis jedoch oft nicht am Bauteildesign, sondern an fehlender Prozessstabilität, unzureichend integrierten Prozessschritten und dem Sprung von der Einzelanwendung zur reproduzierbaren Serienfähigkeit.

Genau hier setzen wir, die Mitgliedinstitute des Fraunhofer-Verbundes Produktion, an: Wir entwickeln und optimieren AM-Prozesse (Metall, Polymer und weitere Verfahren) systematisch vom Parameter- und Material bis zur robusten Prozessführung. In Industrieprojekten konnten so je nach Anwendung Lieferzeiten um bis zu 90% reduziert, Stückkosten um bis zu 50% gesenkt und durch drahtbasierte Auftragsprozesse eine Materialeffizienz von bis zu 100% erreicht werden. Mit datenbasiertem Monitoring, digitalen Modellen und industrienaher Validierung schaffen wir die Voraussetzung für reproduzierbare Qualität, höhere Ausbringung und beherrschbare Prozessrisiken – unabhängig davon, ob es um neue Anwendungen, Skalierung oder die Überführung in regulierte Umfelder geht.

Für die Industrialisierung denken wir AM als End-to-End-Prozesskette: Vom Pre-Processing über den Druck selbst bis zur einsatzbereiten Komponente. Dazu integrieren wir Nacharbeitsprozesse wie die Oberflächen- und Maßbearbeitung, die Stützstrukturentfernung, die Wärmebehandlung sowie funktionale Beschichtungen in durchgängigen, (teil-)automatisierten Produktionskonzepten. Es entstehen integrierte AM-Linien, die sich in bestehende Produktions- und Qualitätsstrukturen einfügen lassen und mit definierten Schnittstellen sowie transparenter Qualitätsabsicherung den Weg von der Idee bis zur industriellen Fertigung abbilden.

Kompetenzen / Leistungen entlang der AM Value Chain

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Unsere Forschungsleistungen

AM-Strategie, Anwendung & Beratung

Von Analyse bis Umsetzung: Wir begleiten Ihre AM-Einführung – technologisch & wirtschaftlich.

  • Benchmarks & Studien entlang der Prozesskette
  • Marktstudien, White-Spot-& Kostenanalysen
  • Technologieauswahl inkl. Labor- & Anlagenplanung
  • Geschäftsmodelle & Umsetzungsstrategien

Produktentwicklung & Design for AM

AM-gerechte Konstruktion und Produktentwicklung, um Bauteile funktional, fertigungsgerecht und wirtschaftlich auszulegen

  • Bauteildesign/DfAM und konstruktive Auslegung
  • Methoden zur Produktentwicklung
  • Simulation und Bauteilvalidierung
  • Redesign für Rapid Manufacturing und Rapid Tooling

Werkstoffe & Qualifizierung

Wir charakterisieren, qualifizieren und bringen Werkstoffe prozessspezifisch in die Anwendung - von Polymer bis Metall.

  • Qualifizierung metallischer Pulver (via Prüflabor und Messtechnik)
  • Prozessspezifische Parameterermittlung und Materialanalytik (z.B. Thermoplaste/Photopolymere)
  • Werkstoff-/Binder-Kombinationen für sand- und sinterbasierte Verfahren.

AM-Verfahren & Prozessentwicklung

Wir entwickeln und optimieren AM-Kernprozesse, von der Machbarkeit bis zum qualifizierten Prozess über mehrere Verfahren.

  • Metall-AM: L-PBF, DED/Laserauftragschweißen (u.a. mit Draht), weitere DED-nahe Prozesse
  • Polymer-AM: FDM/FFF, Lasersintern, Photopolymer-/DLP-Themen
  • Binder Jetting & 3D-Sanddruck (Gießerei-Werkstoffe)
  • Weitere Prozess-/Werkstoffkombinationen

Funktionsintegration, Multi-Material & Hybridbauweisen

Wir kombinieren Materialien, Funktionen und Prozesse von Multimaterial bis Oberflächen- und Schichtfunktionalisierung

  • Multimaterial (Metall/Polymer/Composite) und sensorintegrierte Ansätze
  • Endlosfaserintegration für hochbelastbare Hybridbauteile, Sensor-/Materialintegration
  • Fügen von AM-Bauteilen und hybride Bauweise in Gesamtstrukturen (additiv + konventionell)
  • In-situ Grenzflächen-/Schichtfunktionalisierung

Prozessüberwachung, Daten & KI

Datenbasierte Prozesssteuerung und -optimierung: Von digitalen Zwillingen über Assistenzsysteme bis zu sicheren Datenformaten/Datenaustausch

  • Digitale Zwillinge additiver Prozessketten (Vorhersage, Steuerung, Qualitätsoptimierung)
  • Durchgängige Datenformate & Datensicherheit
  • Digitale Assistenzsysteme zur Unterstützung manueller Schritte
  • Inline-Monitoring

Nacharbeitsprozesse & Oberflächen-/Wärmebehandlung

Vom Rohteil zur Industriekomponente: Wir optimieren Postprocessing und Oberflächenprozesse.

  • Mechanische Nacharbeit (Fräsen, Sandstrahlen, Gleitschleifen)
  • Oberflächenbearbeitung (Laserstrukturieren)
  • Automatisiertes Entfernen von Stützstrukturen
  • Plasma‑Funktionalisierung, Beschichtungen, Reparaturprozesse

Qualitätssicherung, Prüfung & Zertifizierungsunterstützung

Qualität wird entlang der gesamten Kette abgesichert, mit Monitoring, Analytik, Prüfmethoden und norm-/spezifikationsnaher Prozessdokumentation

  • Prüfstrategien und Qualitätssicherungsmethoden inkl. Prozessüberwachung
  • Normkonforme Prozessspezifikationen
  • Mess- und Prüfverfahren in Prozessketten

End-to-End-Prozessketten & Prozessintegration

 

Wir verbinden Pre-, In- und Postprocessing zu robusten, (teil-)automatisierten AM-Produktionsketten 

  • Verknüpfung aller notwendigen Prozessschritte zu neuen Automatisierungslösungen und Fabrikstrukturen
  • Produktionsleitsysteme und Produktionsplanung
  • Integration in industrielle Serienfertigung
  • Integration von Prozessmodulen in AM-Systeme

Referenzen und Leistungsangebote unserer Mitgliedsinstitute

Zusammen mit Industriepartnern und gemeinsam in geförderten Forschungsprojekten entwickeln wir additive Verfahren und Prozesse weiter, machen sie stabil und skalierbar und integrieren sie in bestehende Produktionsumgebungen. Der Fokus liegt auf der Prozessentwicklung, der Prozessintegration und der Industrialisierung inkl. Nacharbeitsschritten, damit aus einem gedruckten Bauteil eine geprüfte, montage- und einsatzfähige Komponente wird. Die folgenden Links führen zu konkreten Referenz- und Angebotsseiten unserer Mitgliedsinstitute. Sie geben einen kompakten Einblick in konkrete Leistungsangebote – von Metall- und Polymer-AM über datenbasierte Prozessüberwachung und Qualitätssicherung bis hin zu automatisierten End-to-End-Linien und Postprocessing. Wenn Sie ein Vorhaben haben (Prototyp, Kleinserie, Ersatzteil oder Serienanlauf), sprechen Sie uns an – wir helfen, den passenden Einstiegspunkt in der AM-Prozesskette zu finden.

Kompetenzfeld Additive Fertigung

Profitieren Sie vom gebündelten Know-how von sechs Fraunhofer-Instituten, wir treiben die Metall-Additive-Fertigung voran: digital, skalierbar, vernetzt.

futureAM

Leitprojekt »futureAM« treibt die industrielle Metall-Additive-Fertigung voran - digital, skalierbar, vernetzt.

360° AM-Kompetenz

Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT - Hamburg

AM für metallische, polymere und sandbasierte Bauteile

Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV - Augsburg/ Garching 

AM- Lösungen Fraunhofer IPA

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA - Stuttgart

Zukunft der Produktion: Additive Fertigung für die Industrie

Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK - Berlin

AM – Hinzufügen statt Abtragen

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT - Aachen

Grenzflächenoptimierung in der additiven Fertigung

Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST - Braunschweig

Vom Prototyp zum Hochleistungsbauteil – Fraunhofer IWU

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU - Zittau / Dresden / Chemnitz