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Additive Fertigung für die Serienproduktion der Zukunft

Anlagen, Prozesse und Materialien werden Weiterentwickelt
Additive Fertigung für die Serienproduktion der Zukunft

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Am wbk Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie wird die additive Fertigung, ausgehend von der Prozesstechnik, über die Maschinen- und Prozessverkettung bis zur Produktionsplanung, ganzheitlich betrachtet. Einer der Schwerpunkte ist es, die additive Fertigung für den Einsatz in der Serienproduktion zu befähigen. Autor: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, Institutsleitung, wbk Institut für Produktionstechnik

Additive Fertigungsverfahren haben sich in den vergangenen Jahren immer weiter in der Industrie verbreitet. Dabei kommen additiv gefertigte Bauteile häufig im Prototypenbau oder in der Kleinserie zum Einsatz. Die additive Fertigung bietet die Möglichkeit zu individualisierten Produkten mit hoher Funktionsintegration auf Grundlage ihrer hohen Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Bauteile. Zusätzlich bietet der Wegfall von Werkzeugkosten gerade in kleineren Serien einen wirtschaftlichen Vorteil. Dadurch gewinnt die additive Fertigung in der Industrie immer mehr an Bedeutung.

Am Institut für Produktionstechnik (wbk) des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) werden die additiven Fertigungsprozesse hinsichtlich ihrem Zukunftspotenzial für die Serienproduktion betrachtet. Unter anderem wurde eine Studie mit dem Titel: „Laser-Strahlschmelzen – Technologie mit Zukunftspotenzial“ am wbk durchgeführt, welche die Herausforderungen für eine Serienproduktion mit dem Laser-Strahlschmelzen (LBM-Prozess) aus Sicht der Industrie hervorhebt.

Neue Prozesse

Es werden neue Prozesse zur Steigerung der Funktionalität von Bauteilen am wbk entwickelt, wie beispielsweise die Einbringung von Endlosfasern im Material-Extrusion (ME)-Verfahren oder im Lasersintern. Gerade bei neuen Prozessen muss häufig die digitale Prozesskette bis zur Erstellung des Maschinencodes zur Fertigung der Bauteile mitentwickelt werden.

Aufgrund der relativ jungen Technologie sind Herausforderungen im Bereich der Prozessstabilität sowie der Produktivität in der additiven Fertigung vorhanden. Für die Steigerung der Stabilität müssen Prozessgrundlagen in geeigneten Simulationstools erforscht werden und geeignete Sensorik sowie intelligente Regelungen in die Prozesse integriert werden. Daher sind im Bereich der Anlagen nicht nur Herausforderungen im Anlagenbau, sondern auch in der Software zu erwarten. Zusätzlich müssen entlang der Prozesskette Programmschnittstellen, Arbeitsprozesse und Sicherheitsmaßnahmen an die Anforderungen einer Serienproduktion angepasst werden. Aber nicht nur Anlagen und Prozesse müssen kontinuierlich weiterentwickelt werden, auch bei den verwendeten Materialien müssen weitere Entwicklungen folgen. So müssen die Werkstoffe eine größere Werkstoffvielfalt, eine höhere Qualität und geringere Preise aufweisen, um die Attraktivität der additiven Fertigung für die Serienproduktion zu erhöhen.

Viele dieser Fragestellungen rund um die additive Fertigung werden am Institut für Produktionstechnik des KIT betrachtet und in gemeinsamen Projekten mit Industriepartnern untersucht.

wbk Institut für
Produktionstechnik

www.wbk.kit.edu


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