Die Generative Fertigung mit SLM geht in die Produktion

Robustheit und Durchgängigkeit entlang der vertikalen und horizontalen Prozessketten ist der Schlüssel für die Serienproduktion / BMBF-Verbundprojekt GenChain gestartet.

Langzeitaufnahme der Konturbelichtung bei der additiven Fertigung einer Schleifscheibe. Bild: MTU Aero Engines

24.04.15

BMBF-Verbundprojekt GenChain

Das photonische generative Fertigungsverfahren Selective Laser Melting (SLM) hat sich in den vergangenen Jahren von einer Nischenanwendung im Bereich Rapid Prototyping zu einem industriellen Fertigungsverfahren weiter entwickelt. Dieses Verfahren steht nun an der Schwelle für eine breite industrielle Nutzung, insbesondere in den Bereichen Mobilität (z. B. Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt), Energietechnik (z. B. Turbomaschinenbau) und Gesundheit (z. B. Implantate, Chirurgische Instrumente). Damit adressiert das Selective Laser Melting (SLM) drei von vier Bedarfsfeldern im Rahmen der Hightech-Strategie der Bundesregierung.

National und international prüfen derzeit zahlreiche namhafte Unternehmen den Einsatz dieses Verfahrens in der Serienproduktion. Die aktuelle Herausforderung zur Nutzung dieser Technologie für die industrielle Produktion besteht in dem Nachweis der robusten Fertigung größerer Stückzahlen, wobei insbesondere Fragen der Reproduzierbarkeit und Prozesssicherheit sowie der Integration des SLM in bestehende industrielle Prozessketten von zentraler Bedeutung sind.

Vor diesem Hintergrund ist das übergeordnete Ziel des Anfang April 2015 gestarteten Verbundprojekts „GenChain“ die Entwicklung einer robusten vertikalen Prozesskette (Pulver, Prozess, Anlagentechnik) für das SLM Verfahren sowie deren Integration in eine durchgängige horizontale Prozesskette (Bauteildesign, Fertigung, Nach- bzw. Endbearbeitung) zur industriellen Serienfertigung innovativer Produkte.

Die Robustheit wird durch systematische Identifikation und Beseitigung möglicher Fehlerquellen entlang der gesamten vertikalen Prozesskette, vom Pulverwerkstoff über die Prozessführung und der Anlagentechnik bis zum Bauteil erreicht. Zur Integration des SLM in horizontale Prozessketten wird sich möglichst weit an etablierte Schnittstellen bzw. Konventionen für den Werkzeugmaschinenbereich angepasst. Darüber hinaus werden noch fehlende Elemente der Prozessketten entwickelt. Diese sind in der vertikalen Kette ein System zur online Prozessüberwachung und eine SLM-Anlage für einen erweiterten SLM Prozess mit hohen Vorheiztemperaturen zur Verarbeitung großer Bauteile aus schwer schweißbaren Werkstoffen.

Durch neu zu entwickelnde CAx-Module und Spannmittel soll die Durchgängigkeit in der horizontalen Prozesskette gewährleistet werden, vom CAD Modell ausgehend mit standardisierten Formaten über die SLM Fertigung bis zur mechanischen Endbearbeitung der Bauteile mit reduziertem/keinem Umrüsten zwischen den Bearbeitungsverfahren.

Mit dem Vorhaben wird angestrebt, die allgemeingültigen, werkstoff- und bauteilunabhängig erarbeiteten Entwicklungen der Prozessketten auf konkrete Anwendungen der beteiligten Endanwender aus den Branchen Automotive und Turbinenbau umzusetzen und entsprechende Demonstratoren aufzubauen. Als Demonstratoren sollen Turbinen- und Brennerbaugruppen aus Ni-Basislegierungen zur Anwendung in Flugturbinen sowie stationären Gasturbinen für die Energieerzeugung mittels SLM aufgebaut werden. Für die Anwendungen in der Automobilindustrie sollen Werkzeuge mit integrierter Sensorik für die Warmumformung von Karosserieblechen aufgebaut werden, sowie große Gehäusekomponenten aus Aluminiumguss für Getriebe.

Das GenChain-Projekt (Integrierte photonische Prozessketten für beschleunigte Produktinnovationen) wird über drei Jahre lang bis Ende März 2018 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 5,65 Millionen Euro im Rahmen der Initiative „Photonische Prozessketten“ gefördert. Die insgesamt neun Verbundpartner aus führenden Unternehmen und Instituten der Branche sind entlang der Prozesskette aufgestellt.

Projektpartner

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Download Steckbrief BMBF-Verbundprojekt GenChain (PDF)

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