Technologien: Entwicklung und Optimierung additiver Fertigungstechnologien#

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Softwareentwicklung: Betrieb und Integration additiver Fertigungsverfahren#

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Systemlösungen: Integration additiver Fertigungsverfahren in industrielle Prozessketten#

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Additive Fertigung

Die Additive Fertigung ist eine der wichtigsten und richtungsweisenden Technologien für die Fertigung der Zukunft. Oftmals als 3D-Druck bezeichnet, handelt es sich um ein Verfahren zur Erstellung physischer Objekte durch das schichtweise Auftragen von Material, ausgehend von einem digitalen Modell.  

Der Fraunhofer-Verbund Produktion bearbeitet in seinen Instituten Kompetenz- und Forschungsfelder der Additiven Fertigung sowie deren Prozesse, Automatisierung und Technologien.

futureAM - Next Generation Additive Manufacturing#

Mit futureAM treibt die Fraunhofer-Gesellschaft die Weiterentwicklung der additiven Fertigung metallischer Bauteile systematisch voran!

Aktuelles zu Additiver Fertigung aus unseren Verbund-Instituten#

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DIELEKTRO

Wir fertigen Multimaterialbauteile - Diese bestehen aus zwei unterschiedliche Werkstoffen, die eine beliebige Verteilung beider Materialien sowohl in Aufbaurichtung als auch in der Bauebene aufweisen. 

 

AM4Industry

The project goal is to provide an approach for a supply-chain- and lifecycle-wide concept that enables producing companies implementing additive manufacturing in an economical way.

 

FASTMULT

Im Rahmen des Projekts FASTMULT soll die wirtschaftliche Herstellung von großvolumigen Multimaterialbauteilen mittels eines auftragsbasierten additiven Fertigungsverfahrens auf Basis des Kaltgasspritzens untersucht werden.

 

 

FORNEXTGEN

Flexibilisierung der additiven Fertigung für die Herstellung funktionsoptimierter Werkzeug- und Formeinsätze

 

 

KINEMATAM

Das Ziel des Forschungsprojekts KINEMATAM ist es, gekapselte mechatronische Baugruppen mittels eines angepassten Laserstrahlschmelzprozesses umzusetzen und bildet somit den nächsten Entwicklungschritt im Bereich der Funktionsintegration.

 

MULTITRENN

In Branchen mit hohem Preisdruck, z. B. in der Automobilindustrie, ist die Wiederverwendung eines Großteils des eingesetzten Pulvers Voraussetzung, um im internationalen Wettbewerb zu bestehen. Das Pulverrecycling ist für die Wirtschaftlichkeit des...

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Additive Manufacturing kann nahezu jede Geometrie und selbst komplexe Strukturen ohne wesentlichen Mehraufwand realisieren – ein großer Schritt in Richtung Massenfertigung individualisierter Produkte. Derzeit ist sowohl die vertikale als auch die horizontale Integration additiver Fertigungsverfahren in konventionelle Linien jedoch nur in einem begrenzten Rahmen umsetzbar, da es an prozesskettenübergreifenden Standards mangelt. Dies liegt an AM-spezifischen Produktionsschritten (z. B. Produktionszeit im „Batch-Prozess“) und den allgemein niedrigen Automatisierungsgrad der physischen Handling- und Transportprozesse.

Zum anderen ist die digitale Datenkette entlang der horizontalen Prozesskette an vielen Schnittstellen nicht durchgängig, was gegenwärtig zu Intransparenz, Fehleranfälligkeit und eingeschränktem Monitoring entlang der Prozesskette führt und eine Einbindung in relevante Produktionssteuerungen erschwert. Diese Hemmnisse schränken das offensichtlich hohe Potenzial additiver Fertigungsverfahren in bestehende Serienproduktions- und Montagelinien ein.

 

Verbundprojekt Polyline

Das POLYLINE-Projekt bringt 15 Industrie- und Forschungspartner aus Deutschland zusammen, um eine digitalisierte Fertigungslinie der nächsten Generation zu entwickeln. Mit dieser sollen Kunststoffbauteile für die Automobilbranche hergestellt werden. 

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Die additive Fertigung gelangte unter dem Schlagwort 3D-Druck zu großer Bekanntheit. Der Eindruck, dass dabei eine völlig neue Technik entstanden ist, trügt jedoch: Diese Verfahren gibt es bereits seit über 20 Jahren. Der Ursprung liegt dabei in der Herstellung von Modellen und Prototypen. Erst in den letzten Jahren wurden auch die Vorteile für eine industrielle Bauteilfertigung erkannt. Damit rücken jetzt auch andere Aspekte in den Vordergrund: Um die werkzeuglose Bauteilfertigung mit höchsten geometrischen Freiheitsgraden industriell nutzbar zu machen, müssen die von konventionellen Verfahren gewohnte Qualität und Zuverlässigkeit ebenso erreicht werden wie auch der Einsatz gängiger, technischer Werkstoffe. Wissenschaftler des Fraunhofer IPA entwickeln, kombinieren und optimieren additive Herstellungsprozesse. Dabei konzentrieren sie sich auf Kunststoffe und neue, derzeit noch nicht verarbeitbare Materialien. Im Fokus stehen dabei stets die Erschließung neuer und die Verbesserung vorhandener Anwendungen mit Hilfe der additiven Fertigung.

 

Beschichtungen auf Basis modifizierter Stärke

In zwei FNR-Kooperationsprojekten der Fraunhofer-Institute IAP und IPA geprüft, inwieweit durch unaufwendige Modifizierung des gut verfügbaren und kostengünstigen Bioproduktes Stärke aussichtsreiche Bindemittelmatrices erzeugt werden können.

 

 

Prozessentwicklung additiver Verfahren

Die Verbesserung von Qualität, Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit sowie die Herstellung von Bauteilen aus neuen Materialien und mit bisher nicht erreichten Funktionalitäten sind der Antrieb zur Weiter- und Neuentwicklung von additiven Verfahren.

 

Automatisierung additiver Verfahren

Ein entscheidender Erfolgsfaktor für die industrielle Implementierung von additiven Verfahren ist die Automatisierung der gesamten additiven Prozesskette. Der Fraunhofer-Verbund Produktion liefert Technologien für alle Teilschritte der additiven Prozesskette und unterstützt bei der Umsetzung in der Praxis.

 

Hybride Prozessketten

Additive Verfahren bieten hohe Freiheitsgrade bei der Gestaltung komplexer Produkte. Dennoch sind den Verfahren Grenzen gesetzt - wie jedem anderen Fertigungsverfahren auch. Durch intelligente Kombination additiver und komplementärer Verfahren lassen sich Grenzen überwinden und neue Anwendungen schaffen.

 

 

Digitale Drucktechnologien

Inkjet-Druck und Elektrofotografie dienen zur Erzeugung komplexer Funktionsoberflächen für Anwendungen in der Elektronik, Bio-, Nano-, und Beschichtungstechnik sowie als Grundlage für zahlreich additive Fertigungsverfahren. Von der Machbarkeitsuntersuchung bis hin zur Entwicklung neuartiger Prozesse und Systeme unterstützt der Verbund Produktion bei der Umsetzung dieser Technologien in einem breiten Anwendungsspektrum.

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Mithilfe additiver Fertigungsverfahren können Entwicklungszeiten drastisch verkürzt und hochkomplexe Baugteilgeometrien kosteneffizienter gefertigt werden. Dank der vielen Vorteile einer werkzeuglosen Produktion wird Additive Manufacturing (AM) in immer mehr Branchen eingesetzt. Waren noch vor Kurzem vorrangig die Luftfahrt und die Medizintechnik die Treiber, werden nun vermehrt Anwendungen im Werkzeug-, Sondermaschinen- und Automobilbau erschlossen. Das Fraunhofer IPK unterstützt Sie dabei, die Potenziale dieser neuen Fertigungsmethoden für Ihr Unternehmen zu nutzen. Zusammen mit Ihnen prüfen wir Ihre Use Cases und entwickeln die passenden Prozesse und Technologien.

Unser interdisziplinäres Team ist auf die metallverarbeitenden Prozesse Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) und Directed Energy Deposition (DED) spezialisiert. Wir bieten Ihnen unter anderem wirtschaftliche Fertigungslösungen für neueste Werkzeugkonzepte, erarbeiten maßgeschneiderte Reparaturprozesse und verkürzen Ihren Time-to-Market durch den Einsatz von Simulationstools. Die Entwicklung neuer Anlagenkonzepte für AM zur Erhöhung der Produktqualität und Fertigungsrobustheit unserer Kunden ist ein weiteres Kernthema.

Unsere Stärke ist unser breites Fertigungs-Know-how. Wir verknüpfen klassische Produktionsverfahren, Automatisierungskonzepte und IoT-Systeme zielgerichtet mit additiven Prozessen. Die additive Fertigung ist dabei für uns kein Selbstzweck, sondern ein entscheidender Baustein für die Lösung aktueller Herausforderungen in der Produktion.

Elektrische Antriebe

Ziel des Forschungsprojekts »Elektrische Antriebe« ist es, die wettbewerbsfähige elektrische Maschine der Zukunft zu entwickeln. Die Forschungsergebnisse sollen auf verwandte Bereiche, wie zum Beispiel Bahnantriebe, angewendet werden. Die Forschungsergebnisse sollen auf verwandte Bereiche, wie zum Beispiel Bahnantriebe, angewendet werden. Am Fraunhofer IPK untersuchen wir den Einsatz digitaler Zwillinge für die Konstruktion und Herstellung von elektrischen Antriebskomponenten, entwickeln neue Technologien für deren additive Fertigung und definieren Prozesse für eine vorausschauende Wartung und Instandhaltung.

Hochtemperatur-Anwendungen

Im Rahmen des Forschungsprojekts werden additive Fertigungsverfahren gezielt verbessert, um neue Designs für hocheffiziente temperaturbeständige Bauteile fertigen zu können. Weiterhin werden leistungsfähigere Werkstoffe für den Einsatz in der additiven Fertigung qualifiziert. Am Fraunhofer IPK entwickeln wir dafür neue Hochtemperatur-Maschinenkonzepte für das Selektive Laserschmelzen, auch Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) genannt. Neben einem In-Situ-Prozessmonitoring in L-PBF-Maschinen führen wir außerdem Pulveranalysen durch und untersuchen die Potenziale digitalisierter Prozessketten unter Einsatz von Digitalen Zwillingen.

 

 

AGENT_QualiPro: Qualitätsmanagement für die sichere und robuste additive Produktion

Das Projekt hat zum Ziel, klare Qualitätsroutinen entlang der additiven Prozesskette zu entwickeln. Damit soll die Grundlage für die Zertifizierung von additiven Technologien geschaffen und der Rahmen für die Zusammenarbeit in Wertschöpfungsnetzwerken aufgespannt werden.

 

Sensorik in additiv gefertigten Bauteilen

Wir entwickeln Lösungen für die Einbettung von Sensorik in additiv gefertigte Bauteile und qualifizieren additive Verfahren für die Herstellung von sicherheitskritischen Strukturbauteilen aus der Luft- und Raumfahrt und hochbelasteten Funktionselementen der Energietechnik.

 

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Trendthemen - Additive Fertigung

Am Fraunhofer IPT verstehen wir den 3D-Druck nicht als Ersatz für die klassische Produktion, sondern vielmehr als eine Bereicherung bestehender Prozesse und Prozessketten: Der intelligenten Kombination von Produktionsverfahren und ihrer Integration in übergreifende Wertschöpfungsketten gehört die Zukunft. Vernetzung und Anpassungsfähigkeit der Verfahren versprechen individuellere Produkte in bisher ungekannter Vielfalt.

Kompetenzen – Prozesstechnologie – Additive Fertigung und Laserstrukturieren

Im Bereich der Prozesstechnologie entwickeln wir in Ihrem Auftrag neue Fertigungsprozesse und optimieren die bereits bestehenden: Von der Verfahrensanalyse über die konzeptionelle Entwicklung und Beratung bis hin zur praktischen Umsetzung schaffen wir ganzheitliche Lösungen für Ihr Unternehmen. 

 

AMB2S – Additive Manufactured BLISK to Sky

Ziele des Projekts sind die Entwicklung einer Prozesskette für Triebwerkskomponenten, bestehend aus additiver (LPBF) und konventioneller Fertigung, am Beispiel der BLISK sowie die Qualifizierung additiv gefertigter Triebwerkskomponenten hinsichtlich der aktuellen Standards für die Luftfahrt.