Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Automatisierte Produktivitätssteigerung für die additive Fertigung mittels LPBF durch eine dynamische & geometrieangepasste Prozessführung realisiert durch ein innovatives CAM-Planungskonzept (flexPBF)

Beim metallischen 3D Druck mittels Laser Powder Bed Fusion (LPBF) wird Metallpulver in dünnen Schichten von typischerweise weniger als 100 µm flächig aufgetragen und mittels Laserstrahlung selektiv umgeschmolzen. Durch das additive Fertigungsprinzip können Bauteile von nahezu unbegrenzter Komplexität direkt aus CAD-Daten gefertigt werden, die mittels konventioneller Fertigung typischerweise nicht herstellbar sind. Zudem kann durch gezielte Anpassungen des Bauteildesigns, z.B. durch Funktionsintegration, Topologieoptimierung und Leichtbau oder das Zusammenfassen von Baugruppen entscheidendes Potential für die jeweilige Anwendung freigesetzt werden.

Dem großen technologischen Potential stehen bisher allerdings noch signifikante wirtschaftliche Hemmnisse gegenüber: Die Dauer eines LPBF-Fertigungsvorgangs typischen Baujobs beträgt mindestens mehrere Stunden, typischerweise Tage und für großvolumige Bauteile teilweise sogar Wochen. In Verbindung mit hohen Investitionskosten für serientaugliche LPBF resultieren daraus oftmals derartig große Bauteilstückkosten, dass trotz des großen technischen Potentials für viele KMU der Einsatz des Verfahrens aufgrund wirtschaftlicher Gesichtspunkte nicht möglich ist.

Vor diesem Hintergrund besteht die Zielsetzung des Forschungsvorhabens, eine LPBF-Prozessführung zu entwickeln, mit der ohne eine Modifikation der Anlagentechnik eine Vergrößerung der Produktivität um mindestens 50 % durch eine dynamische und geometrieadaptive Anpassung der LPBF Prozessparameter bei mindestens gleichbleibender Bauteilqualität sichergestellt werden kann und diese für KMU durch eine intuitive CAM-Umgebung direkt zugänglich zu machen. So können LBPF-Verfahren auch für KMU erschlossen werden.