ReBi - Ressourceneffiziente Bauteilinnovation durch additive Fertigungsverfahren im bayerischen und österreichischen Grenzraum

Durch den Einsatz von additiver Fertigungstechnologie können Konstrukteure den wachsenden Anforderungen gerecht werden, innovative Produkte zu entwickeln, die den Zielen des Klimaschutzes entsprechen. Die schichtenbasierte Aufbauweise ermöglicht die Herstellung von Bauteilen mit neuen Geometrien und Werkstoffkombinationen, die zuvor nicht realisiert werden konnten. Insbesondere in Bezug auf den Leichtbau und der Funktionsintegration, als auch bei werkstoffbezogenen Entwicklungen wie beispielsweise gradierte Materialübergänge und verbesserte spezifische Festigkeiten sehen sich hohe Potenziale wieder.

Obwohl die additive Fertigungstechnologie den Paradigmenwechsel vom Prototyp-Verfahren zur (Klein-) Serienproduktion vollzogen hat, gibt es insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) immer noch Hürden bei der Implementierung, da sie oft nicht über das notwendige Fertigungs-Know-How verfügen. In der Grenzregion Bayern-Österreich gibt es viele KMU, die Unterstützung benötigen, um konkurrenzfähig zu bleiben und Arbeitsplätze zu sichern.

So setzt sich das Forschungsvorhaben zum Ziel, neue Ansätze für Werkstoffe, Prozesse und Produktdesign zu erforschen, um ressourceneffiziente Bauteilinnovationen mit Hilfe der additiven Fertigung zu realisieren. Die Ergebnisse sollen abschließend für KMU in Form eines Kompetenzzentrums, von Schulungen, Beratungen und Demonstrationen bereitgestellt werden.

Hintergrund des Projekts

Etablierte Forschungseinrichtungen zeigen ein beständiges Interesse an der Weiterentwicklung der additiven Fertigungsverfahren und der damit einhergehenden Möglichkeiten in Bauteilgestaltung und Fertigungsverfahren. Die anhaltende Innovation der Verfahren resultiert in zunehmenden Datenmengen in den jeweiligen Fachgebieten und kann für neue Anwender überfordernd sein. Die Vielfalt an Möglichkeiten mit der additiven Fertigung im Bereich Leichtbau erscheint für nicht involvierte Fachkreise unüberschaubar und kann schließlich in der Abneigung resultieren.

Das Forschungsvorhaben soll vor allem klein- und mittelständische Unternehmen an dieser Stelle abholen und die Integration der additiven Verfahren in den Leichtbau vereinfachen. Ableitend hieraus sollen Standorte im bayerischen-österreichischen Raum gefestigt und mit innovativen Verfahren konkurrenzfähig bleiben.

Projektziel

Das Projekt zielt zusammenfassend auf den Aufbau eines Wissensmanagements für Klein- und mittelständische Unternehmen im bayerisch-österreichischen Grenzregion ab. Im Bestreben, das Ziel bestmöglich zu realisieren, sollen zusammenfassend folgende Projektziele erfüllt werden:

Realisierung eines Kompetenzzentrum für funktionsoptimierte innovative Bauteile unter Einsatz der additiven Fertigungsverfahren mit der Ausstattung von Beratungs- und Fortbildungsmöglichkeiten.
Bereitstellung neuer Ansätze für die Entwicklung und Konstruktion von nachhaltigen Leichtbaustrukturen, individualisierter Lösungen und Digitalisierung der Fertigung und Leitfäden zur Wirtschaftlichkeitsuntersuchung.
Material-, Prozess- und Verfahrensentwicklung für die Expansion der Einsatzmöglichkeiten von additiv gefertigten Gitterstrukturen. Hierbei trägt sich der Fokus sowohl auf pulverbasierte als auch drahtbasierte Verfahren mit metallischen Werkstoffen aus um bestehende geometrische und mechanische Restriktionen zu lösen.
Erstellung von Simulationsmodellen für eine effiziente Bauteilgestaltung mit Lattice-Strukturen, durch welche die Potenziale der additiven Fertigung hinsichtlich der Strukturoptimierung nach Steifigkeit, Beulstabilität, Festigkeit, Energieabsorption und Lasteintragung an monolithischen und hybriden Strukturen ausgelotet und bewertet werden sollen.

Projektablauf

Das Projektvorhaben wird in drei Arbeitspakete kategorisiert: Der Erarbeitung der Grundlagen in den Konstruktions- und Gestaltungsmethoden für die metallischen additiven Verfahren (AP1), der Prozess- und Werkstoffoptimierung in den erarbeiteten Verfahren basierend auf Lattice-Strukturen (AP2) und dem Transfer der gewonnenen wissenschaftlicher Ergebnisse in ein Wissensmanagement, sodass vor allem die KMU davon nutzen können.

Durch die systematische Durchführung von spezifischen Teilaufgaben in den Arbeitspaketen und die damit einhergehende interne Kommunikation der Projektbeteiligten soll ein umfassendes Wissensarchiv erzeugt. Dieses Wissensarchiv resultiert aus der Zusammenführung und Integration der Kompetenzen aller Projektpartner. Durch den Wissens- und Erfahrungsaustausch können best practices Methoden identifiziert und innovative Lösungsansätze entwickelt werden.

Innovation

Ziel und somit auch die Innovation des Projekts ist die Bereitstellung eines Wissenszentrum für die additive Fertigung von metallischen Werkstoffen. Mit den aufgearbeiteten Informationen im Bereich Material, Konstruktion, Fertigung und Simulation mit Fokus auf gitterstrukturierten Leichtbau profitieren KMUs, Hochschul- und Forschungseinrichtungen, Bildungs-/ Ausbildungszentren und Schulen und Organisationen zur Unterstützung von Unternehmen.