Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung eines Dexel-basierten Geometriesimulationsmodells zur Analyse der Prozessstabilität und Herstellbarkeit von großvolumigen DED-Strukturen

Obwohl DED-Prozesse eine ressourcenschonende Herstellungsweise für Luft- und Raumfahrtmaterialien darstellen, ist eine breite KMU-Nutzung im Vergleich zu LPBF-Verfahren noch nicht zu erkennen. Dies liegt vor allem an den technischen Herausforderungen, die mit dem Prozess und der CAD/CAM-Prozessplanung und Simulation verbunden sind. Durch hohe Auftragsraten wird auch mehr Material und Wärme in das Substrat eingebracht, weshalb auch Eigenspannungen und Verformungen größer sind. Bindefehler zwischen zwei Schweißlinien mit hoher Auftragsrate sind groß genug, um eine Rissbildung unter Spannung auszulösen. Um wärmeinduzierte und werkzeugbahninduzierte Defekte zu vermeiden, ist eine optimierte Prozessstrategie erforderlich, welche einen optimierten Prozessparametersatz in Kombination mit einer intelligenten und geometrieabhängigen Werkzeugbahnsequenzierung umfasst. Dies wird vorwiegend durch einen iterativen Prozess erreicht. First Time Right ist im heutigen Szenario nicht möglich, stellt jedoch eine wichtige Zielstellung dar, um diese Technologie für KMU wirtschaftlich tragfähig zu machen.

Diverse Forschungsprojekte und industriegeführte Projekte haben sich mit der Industrialisierung von DED-Verfahren befasst und zur Entwicklung verschiedener Methodologien geführt. FEA-basierte Simulationsmodelle, die auf einem numerischen Ansatz basieren, sind die vorherrschende Methodik zur Vermeidung iterativer Prozessoptimierung. Diese Lösungen sind jedoch in der Regel sehr rechenintensiv und erfordern umfangreiches Know-how und Fachwissen, wodurch dieser Ansatz auf Forschungsinstitute und große Unternehmen beschränkt ist.

Das angestrebte Projekt DexPro soll daher eine recheneffiziente praxistaugliche CAM-Planungslösung für die iterative Methode zur Erzielung optimierter Werkzeugbahnen erarbeitet werden, mit der sich ein Großteil an Versuchszeit und der damit verbundenen Kosten vermeiden lässt. Auf diese Weise sollen DED-Prozesse insbesondere auch von KMU erschlossen werden können.