Abteilung Additive Fertigung

Die Additive Fertigung ist eine Schlüsseltechnologie bei der Digitalisierung der Produktionstechnik. Schließlich ermöglicht kein anderes Fertigungsverfahren einen derart stringenten und direkten Weg vom digitalen CAD-Modell zum physischen Bauteil. Formen und Werkzeuge entfallen, sodass mithilfe der Additiven Fertigung flexibel und schnell auf Änderungen reagiert werden kann sowie eine wirtschaftliche Individualisierung von Massenprodukten ermöglicht wird. Zusätzlich eröffnet die Additive Fertigung durch die schichtweise Erzeugung von Bauteilen bisher ungekannte Möglichkeiten für die Topologieoptimierung und Funktionsintegration.  

Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des iwb befassen sich forschungsseitig mit der Verarbeitung von metallischen Werkstoffen. Zum Verfahrens-Portfolio zählen das pulverbettbasierte Schmelzen von Metallen mittels Laserstrahl (PBF-LB/M), die lichtbogen- und drahtbasierte Additive Fertigung (Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM), das Pulver-Binder-Verfahren (Binder Jetting) sowie das Tintenstrahldrucken (Inkjet Printing). Komplettiert wird die Ausstattung am iwb durch innovative  Eigenbau-Anlagen und Anlagen zur Verarbeitung von Kunststoffen. Letztere werden hauptsächlich in der Lehre oder bei der Fertigung von Prototypen eingesetzt. Die methodischen Kernkompetenzen der Abteilung Additive Fertigung umfassen die Prozessentwicklung, die Prozesssimulation auf unterschiedlichen Betrachtungsskalen und die Prozessüberwachung. Ergänzend hierzu bestehen Kompetenzen im Bereich der spanenden Nachbearbeitung von additiv gefertigten Bauteilen, welche zusammen mit der Abteilung Werkzeugmaschinen aufgebaut wurden.

Leitung der Abteilung: Andreas Wimmer

Die Forschungsschwerpunkte

  •  Additive Fertigungsprozesse

Im Forschungsfeld Additive Fertigungsprozesse beschäftigen sich die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter detailliert mit den Prozessen einzelner additiver Verfahren und den zugrundeliegenden physikalischen Effekten. Dabei stehen sowohl die Entwicklung von neuen Verfahren als auch die Erweiterung des Prozessverständnisses bei bereits existierenden Verfahren im Vordergrund. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der Erfassung und Beschreibung der grundlegenden Wirkzusammenhänge bei den additiven Fertigungsprozessen. Ein fundiertes Prozessverständnis dient dazu, nicht nur die Robustheit und Prozesssicherheit von additiven Fertigungsverfahren zu verbessern, sondern bildet auch den Ausgangspunkt für die Entwicklung von neuen Verfahren und Derivaten sowie für die Befähigung neuer Werkstoffe für die Additive Fertigung.
Forschungsfeldleitung: Siegfried Bähr

 

  • Prozessketten- und Bauteilgestaltung

Im Forschungsfeld Prozessketten- und Bauteilgestaltung liegt der Fokus, im Gegensatz zum Forschungsfeld Additive Fertigungsprozesse, auf übergeordneten Fragestellungen, die sich durch den Einsatz der Additiven Fertigung in Produktionssystemen ergeben. Dabei stehen weniger die Wirkzusammenhänge bei einem einzelnen additiven Verfahren im Vordergrund, vielmehr werden die Wechselwirkungen und Interaktionen des Additiven Fertigungsprozesses mit vor- und nachgelagerten Prozessen in der Prozesskette betrachtet. Dazu zählen beispielsweise Methoden zur Beherrschung bzw. zur Kompensation von Bauteilverzug entlang der gesamten additiven Prozesskette oder die geeignete Abstimmung von Additiver Fertigung und passender spanender Nachbearbeitung, um Bauteile mit hoher Oberflächengüte fertigen zu können.
Forschungsfeldleitung: Cara Kolb

Erfahren Sie hier mehr zu aktuellen Projekten.

 

 

Ausstattung im Bereich Additive Fertigung

Anlagen zum pulverbettbasierten Schmelzen von Metallen mittels Laserstrahl (PBF-LB/M):

  • EOS M400-1
  • EOSint M280
  • Trumpf TruPrint 2000 (Multilaser-System)
  • Realizer SLM 250 HL
  • LBM-Testbett (Eigenbau-Anlage zur detaillierten Schmelzbaduntersuchung)

Anlagen zur lichtbogen- und drahtbasierten Additiven Fertigung (Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM):

  • Schweißsystem Fronius CMT-Advanced 4000
  • Schweißsystem Fronius TPS 400i
  • Sechs-Achs-Roboter Kuka KR15/6 mit Steuerung KRC
  • Sechs-Achs-Roboter Yaskawa Motoman MH24 mit Zwei-Achs-Positionierer DK250 und Steuerung DX200
  • Mobile Umhausung inkl. Absaugung

 

 

 

Anlagen zum Binder-Jetting:

  • Testachse Voxeljet AG VTS 128

Anlagen zum Ink-Jet-Printing:

  • 3D Systems ProJet 3000

Anlagen zur additiven Fertigung von Kunststoffen:

  • Kunststoff-Laser-Sinter-System EOS FORMIGA P 100
  • Fused-Filament-Fabrication-System Ultimaker Original+ (2x)
  • Fused-Filament-Fabrication-System Creality3D Ender 3 (3x)
  • Fused-Filament-Fabrication-System MakerBot Replicator 2x (8x)

Geräte zur Prozessüberwachung:

  • Hochgeschwindigkeitskamera Chronos 1.4
  • Thermographiekamera Infratec ImageIR 8300
  • Hochgeschwindigkeits-Thermographiekamera Flir x6901sc
  • 3D-Digitalisierer Steinbichler COMET L3D (2M)

 

 

 

 

Anlagen zur Analytik und Auswertung:

  • Konfokales 3D Laserscanning-Mikroskop VK-X1000
  • 3D-Profilometer VR-3000
  • Zugprüfmaschine Zwick Roell Z050
  • Präzisions-Härteprüfgerät LECO LM 100AT
  • Makro-Vickers-Härteprüfgerät Wilson VH1150
  • Stereomikroskop Nikon SMZ1500
  • Auflichtmikroskop Nikon MM40
  • Rheometer Malvern Panalytical Kinexus Lab+
  • Metallographie-Labor mit Ausstattung der Firma Bühler

 

Die Labore für Additive Fertigung am iwb

Mit dem 2018 neu entstandenen und innovativen Zukunftslabor für Additive Fertigung am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der TUM unterstützt die Abteilung „Additive Fertigung“ Unternehmen bei der Bewältigung aktueller und zukünftiger Herausforderungen im 3D-Druck.

Auf mehr als 150m² entwickeln die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Lösungsstrategien für die effiziente Produktion von Morgen. Das Team der „Additiven Fertigung“ untersucht dafür gemeinsam mit Ihnen als Projektpartner aktuelle Fragestellungen zum individuellen Einsatz der Additiv-Technologien - wissenschaftlich und problemorientiert.