F&E-Projekte

In InnoMat3D sind drei Themenfelder für die additive Fertigung definiert. Unterstützt werden die Arbeiten in den drei Themenfeldern durch numerische Simulation und Modellierungsansätze.

Im Themenfeld „neuartige Produkte für die Schweißtechnik“ ist ein wesentliches Ziel die Entwicklung von Schweißkappen und Schweißdüsen für die WIG/MIG-Schweißtechnik. Dabei ist geplant, Schweißdüsen zu entwickeln, die durch Gestaltung ihrer Innengeometrie eine Zwangsführung des Schweißdrahtes während des Schweißprozesses erlauben und so eine wesentliche Verbesserung des Zündverhaltens während des Schweißvorgangs zu ermöglichen. Einen weiteren Ansatzpunkt bietet die Fertigung von Düsen mit innenliegenden Kühlkanälen, um die Temperaturentwicklung an der Düse während des Schweißprozesses zu begrenzen und damit den Verschleiß zu reduzieren. Solche Ausführungen sind mit den heute in der Fertigung eingesetzten Press- und Ziehprozessen nicht darstellbar. Die 3D-Drucktechnologie erlaubt den beteiligten Unternehmen hier die Entwicklung von neuen Produkten, die so nicht am Markt verfügbar sind.

Im Themenfeld „Mechanische und elektromechanische Komponenten“ ist die Entwicklung der Fertigung von Komponenten als Ersatzteil und die Entwicklung neuartiger Komponenten, wie bspw. Hochstromsteckverbindungen für die Elektromobilität, geplant. Hier richtet sich das Hauptaugenmerk auf die schnelle Bereitstellung von Ersatzteilkomponenten für den Elektromaschinenbau aus Kupfer und Kupferlegierungen, sowie Sonderwerkstoffen, die im Reparaturfall kurzfristig benötigt werden und als spezielle Ersatzteile nicht lagerbevorratet werden sollen. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Entwicklung und Fertigung von individualisierten Messerschneiden. Die an diesem Themenfeld interessierten Partner sind in der Wartung und Instandhaltung von Anlagen bzw. der Reparatur von Elektrokomponenten sowie der Herstellung von Anlagenkomponenten, wie z.B. individualisierte Messerschneiden, tätig.

Es kommt nicht selten vor, dass für die Wartung von Anlagen benötigte Teile nicht verfügbar sind. Durch die Entwicklung der 3D-Drucktechnik für solche Komponenten wird die Verfügbarkeit von Ersatzteilen deutlich verbessert und die Unternehmen können sich im Servicebereich besser positionieren. Im Weiteren ist auch vorgesehen, die Reparatur bestehender Komponenten durch die 3D Drucktechnologie zu untersuchen, damit im Verschleißfall einzelne Komponenten durch das Druckverfahren partiell erneuert werden können. Dieser Schritt ist insbesondere mit Blick auf die Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung von großem Interesse.

Das dritte Themenfeld, das im Rahmen des geplanten ZIM-Netzwerkes überprüft und entwickelt werden soll, sind sogenannte „Hybride und Graduelle Bauteile“. Unter Hybridbauteilen versteht man im Allgemeinen einen Mix aus unterschiedlichen Materialen, zum Beispiel einer Kombination metallischer und polymerer oder metallischer und keramischer Werkstoffe, die auch beide im Rahmen des Netzwerkes zum Einsatz kommen können. Der Vorteil solcher Hybridkomponenten liegt in der Funktionstrennung, z.B. elektrisch isolierend und leitend, z.B. Metall/Kunststoff. So können Bauteile mit optimierten Materialeigenschaften und insbesondere reduzierten Gewicht hergestellt werden. Bei graduellen Werkstoffen werden unterschiedliche metallische Werkstoffe im Pulverbett platziert, wobei an den jeweiligen Grenzflächen ein weicher, gradueller Übergang zwischen den unterschiedlichen Materialien stattfindet. Dieses Verfahren kann zum Beispiel bei der Herstellung von Beschichtungen ausgenutzt werden, ist allerdings derzeit noch Gegenstand aktueller Forschung und Entwicklung.

Insbesondere liegt das Interesse der Partner in der Fertigung von individuellen Hybridbauteilen in kleinen Stückzahlen, wie sie für das Prototyping und Vor-Serien benötigt werden. Die Fertigung solcher Komponenten ist aufgrund des notwendigen Werkzeugbaus für Vor-Serien sehr zeit- und kostenaufwendig und verzögert die Markteinführungszeitspanne (time-to-market). Die Herstellung solcher Baugruppen über den 3D-Druck dürfte die Wettbewerbsposition der Unternehmen im Markt deutlich verbessern.

Adresse

 

IEHK – Institut für Eisenhüttenkunde

RWTH Aachen University

Intzestr.1

52072 Aachen


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