IDAM

Industrialisierung und Digitalisierung von Additive Manufacturing für automobile Serienprozesse

Globale Herausforderungen der deutschen Automobilindustrie

Die deutsche Automobilindustrie ist mehr denn je einem globalen Wettbewerb ausgesetzt. Umso wichtiger ist es, kontinuierlich in die deutschen Produktionsstandorte zu investieren, um diese auf die Herausforderungen der Zukunft vorzubereiten.

Additive Manufacturing (AM), d. h. die Erzeugung von Werkstücken durch schichtweisen Materialauftrag, stellt eine Schlüsseltechnologie für die Innovationskraft der deutschen Automobilindustrie dar. Dabei eröffnet diese disruptive Technologie neue Möglichkeiten, kosten- und zeitintensive Produktionsprozesse, wie beispielsweise die Fertigung von Formen und Werkzeugen, einzusparen. Gleichzeitig hilft AM dabei, individualisierte Produkte und komplexe Strukturen ohne Mehraufwand zu produzieren. So kann AM einen wesentlichen Beitrag zur Beherrschung der Komplexität durch die stark steigende Variantenzahl im Produktionsablauf leisten.

Zentrale Hürden für einen Einsatz der AM in der Serienproduktion sind vor allem die kostenseitigen Rahmenbedingungen, u. a. hohe Materialkosten in Kombination mit einem noch nicht idealen Verhältnis von Anlagenkosten zu Produktivität und der noch hohe manuelle Aufwand in der Prozesskette aufgrund bisher fehlender automatisierter Linienintegration. Darüber hinaus fehlt zum aktuellen Stand eine vollständig digitalisierte AM-Prozesskette, die für eine durchgängige Qualitätssicherung sowie für die Anbindung an moderne Produktionsleitsysteme Voraussetzung ist.

Linienintegration und Industrialisierung der digitalen additiven Fertigung in die kostensensitive automobile Serienproduktion

Die Projektpartner verfolgen mit dem Verbundprojekt IDAM das Ziel, das Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) Verfahren erstmalig in einen industrialisierten und hochautomatisierten Serienprozess zu überführen und vollständig in das kostensensitive, automobile Produktionsumfeld zu integrieren. L-PBF, auch als metallischer 3D-Druck bezeichnet, soll damit für die Werkstoffsysteme Aluminium und Stahl als zusätzliches Standardproduktionsverfahren verfügbar gemacht werden.

An zwei Produktionsstandorten von GKN (Bonn) und der BMW Group (München) werden hierfür zwei physisch und digital integrierte, vollautomatisierte AM-Fertigungslinien demonstriert und anhand konkreter Bauteile erprobt. Diese zeichnen sich durch das Potenzial für die Serienfertigung von Individual- und Ersatzteilen mit Stückzahlen >10.000 Bauteilen/Jahr (GKN) und Serienfertigung von Gleichteilen mit Stückzahlen >50.000 Bauteilen/Jahr (BMW Group) aus.

Die Gestaltung der Demonstrationslinien erfolgt dabei in Form eines skalierbaren, modularen und automatisiert verknüpften Produktionskonzepts zur flexiblen Ansteuerung und Auslastung der einzelnen Prozessschritte. In Kombination mit einer Kürzung manueller Arbeitsanteile soll dadurch eine Reduzierung der Stückkosten für die im Vorhaben beispielhaft betrachteten Bauteile um mehr als den Faktor zwei erreicht werden. Der Projektverbund aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen deckt die gesamte AM-Fertigungsprozesskette ab und umfasst alle Kompetenzen aus dem Bereich automobiler Serien- und Individualanforderungen.

Durch die Projektarbeit und die dabei entstehenden Schnittstellen und Standards wird eine direkte Übertragbarkeit auch auf andere Anwendungsfelder und damit eine Verwertbarkeit der Ergebnisse über die automobile Serienfertigung hinaus gewährleistet.

Ansprechpartner

Dr.Tim Haupricht
+49 211 6214-477

Projektdetails

Koordinator

Dr.Florian Höfler
BMW AG
Hufelandstraße 5, 80788München
+49 89 382 76899

Projektvolumen

ca. 21,1 Mio. € (Förderquote 57,9%)

Projektdauer

01.03.2019 - 28.02.2022

Projektpartner

BMW AGMünchen
Aconity GmbHHerzogenrath
Concept Reply GmbHMünchen
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILTAachen
GKN Sinter Metals Engineering GmbHRadevormwald
INTEC GmbHHeimersheim
Kinexon Industries GmbHMünchen
Myrenne GmbHRoetgen
RWTH Aachen - Lehrstuhl für Digital Additive ProduktionAachen
Schmitz Spezialmaschinenbau GmbHRheinbreitbach
TU München - Lehrstuhl für Umformtechnik und GießereiwesenGarching
Volkmann Gesellschaft mit beschränkter HaftungSoest