Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Additive Fertigung von Freiformgeometrien unter Einsatz der Kaltgasspritztechnik und adaptiver Bahnplanungsstrategien

Die Additive Fertigung gilt als eine der wegweisendsten neuen Fertigungstechnologien des 21. Jahrhunderts. Bei Verfahren der Additiven Fertigung wird das zu fertigende Bauteil durch einen schichtweisen Auftrag sowie eine Verfestigung eines Ausgangswerkstoffs erzeugt. Typische etablierte AM Verfahren sind das Selektive Laserschmelzen, das Selektive Lasersintern sowie das Laserauftragsschweißen, mit denen bereits in der Raumfahrt-, Automobil- oder Luftfahrtindustrie einsatzfertige Bauteile gefertigt werden. Eine neuartige Technologie in der additiven Fertigung ist das Kaltgasspritzen, bei welchem die Pulver nicht aufgeschmolzen, sondern rein durch eine hohe eingebrachte kinetische Energie aufgetragen werden. Dadurch ergeben sich gegenüber den anderen Verfahren zahlreiche Vorteile z. B. hinsichtlich Eigenspannungen, Oxidation, Phasenumwandlungen, aber auch der möglichen, theoretisch unbegrenzten Baugröße der Bauteile. Während einfache prismatische oder rotationssymmetrische Bauteile bereits erfolgreich mittels Kaltgasspritztechnik additiv gefertigt werden können, ergeben sich bei der Herstellung von Freiformgeometrien neue Problemstellungen. Die größte Herausforderung ist, dass ein vertikaler, lagenweiser Aufbau wie bei den pulverbettbasierten Verfahren hier nicht mehr möglich ist und es daher neuartiger Bahnplanungsstrategien bedarf. Diese Bahnplanung ist gerade für kmU jedoch oft nicht umsetzbar. Im Rahmen dieses Vorhabens wird daher ein innovatives System entwickelt, mit dem intuitiv anhand von CAD-Daten sowie einer Knowledgebase über den additiven Kaltgasspritzprozess eine automatische Bahngenerierung durchgeführt werden kann. Dabei wird der Werkstückaufbau während des Fertigungsprozesses überwacht und durch eine Online-Adaption der Bahnplanung und des Beschichtungsprozesses optimiert. KMU werden so mit einem einfachen Hilfsmittel in die Lage versetzt, ihre bestehenden Beschichtungsanlagen für völlig neue Anwendungsgebiete einzusetzen.