KREATIVE – Konstruktionsmethodik für die hybride Additive Fertigung

Das Forschungsprojekt KREATIVE beschäftigt sich mit dem Aufbau einer fortgeschrittenen Konstruktionsmethodik für die Produktion von Bauteilen durch die hybride Additive Fertigung. Das Ziel des Projekts ist die Ausarbeitung eines umfassenden Leitfadens, der klare Richtlinien für die Gestaltung von Bauteilen bietet, die mittels einer Kombination von Fertigungsverfahren hergestellt werden sollen. Dabei stehen Aspekte wie die Fertigbarkeit, die Kosteneffizienz, eine verbesserte Funktionalität und die Ressourceneffizienz im Mittelpunkt.

Ausgangssituation

In einer zunehmend individualisierten und umweltbewussten Welt steigt der Bedarf an maßgeschneiderten und gewichtsoptimierten Konstruktionen. Parallel dazu wird die Reduktion des Gesamtressourcenverbrauchs in der Produktion immer unumgänglicher, um sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile zu erzielen. Die Kombination verschiedener Fertigungsverfahren bietet ein großes Potenzial, sowohl in der Effizienz als auch der Funktionalität der Produkte, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Insbesondere in der Herstellung komplexer Bauteile kann die Kombination unterschiedlicher Fertigungsverfahren eine Schlüsselrolle für die zukünftige Produktionslandschaft spielen.

Zielsetzung und erwartete Ergebnisse

Das Forschungsprojekt KREATIVE fokussiert sich auf den Aufbau einer Konstruktionsmethodik für die hybride Additive Fertigung. Die hybride Additive Fertigung bezeichnet eine Kombination von unterschiedlichen additiven Fertigungsverfahren, aber auch die Kombination einer additiven mit einer etablierten und kostengünstigen konventionellen Herstellungsmethode. Das Hauptziel ist, es den Anwendern Richtlinien für die Konstruktion von industriellen Bauteilen zu geben. Dabei werden unter anderem die Fertigbarkeit, die Kosteneffizienz, eine verbesserten Funktionalität und die Ressourceneffizienz betrachtet. Durch den Einsatz der Topologieoptimierung und von Methoden der Prozesssimulation sollen die Bauteilgestaltung verbessert und mögliche Probleme während des Fertigungsprozesses vorweggenommen werden. Die Dokumentation der Projektergebnisse innerhalb einer systematischen Konstruktionsmethodik wird Anwendern aus der Industrie einen praxisnahen Leitfaden geben, der bei der Konstruktion von hybrid additiv gefertigten Bauteilen unterstützen soll.

Vorgehensweise

Das Vorhaben beginnt mit der Ableitung einer Systematik zur Eignungsbewertung von industriellen Bauteilen für die hybride Additive Fertigung und einer detaillierten Untersuchung der Fügestelle von hybrid additiv gefertigten Bauteilen. Anschließend werden die Designbereiche und Grenzflächen der Komponenten klar definiert, gefolgt von der sorgfältigen Planung einer hybriden Prozesskette. Die Konstruktion erfolgt durch eine innovative automatisierte Auslegung unter Anwendung der Topologieoptimierung. Im iterativen Austausch mit dem Konstrukteur werden die Fertigbarkeit simuliert und mögliche Prozessparameteranpassungen zur Erweiterung der Prozessgrenzen untersucht. Nachdem die Fertigbarkeit durch die erfolgreiche Herstellung von Demonstratorbauteilen überprüft wurde, mündet die Arbeit in der Erstellung einer systematischen Konstruktionsmethodik. Diese allgemeingültige Vorgehensweise wird in einem der Partnerunternehmen der industriellen Validierung unterzogen.

Dank

Das Forschungsprojekt KREATIVE wird von dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Technologietransfer-Programm Leichtbau (Förderkennzeichen 03LB1015C) gefördert und vom Projektträger Jülich (PtJ) betreut. Wir bedanken uns für die hervorragende Unterstützung und die Kooperation mit den Projektpartnern.