Ein wichtiger Bestandteil der additiven Prozesskette ist die Generation der Stützstrukturen. Abhängig vom Bauteil können diese bis zu 30% des gesamten Bauteilvolumens ausmachen. Die in der Nachbearbeitung zu entfernenden Stützstrukturen machen dabei bis 15% der Gesamtkosten aus. Aus diesem Grund hat sich InnoHatch die drastische Reduktion der Stützstellen zum Ziel gesetzt.

Die intelligente bauteilspezifische Planung der Hatching-Strategien (Lage und Abfolge der Laserpfade) auf Basis von Simulationen soll den Großteil der Stützstellen überflüssig machen. Auf dieser Weise wird es möglich sein, auf mindestens 50% der Stützstrukturen zu verzichten, wodurch die Produktivität um bis zu 15% gesteigert werden kann. Zum einen können Bauteile aufgrund der Reduktion des Materialverbrauchs für die Stützstrukturen um bis zu 80% schneller aufgebaut werden, zum anderen reduziert sich der Nachbearbeitungsaufwand um bis zu 50%.

Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Bearbeitung: WT-LW, AMSIS GmbH

Förderung: EFRE_FUE0638B

Laufzeit: 01.09.2020 – 01.06.2022

Dieses Projekt gehört zum  Forschungsschwerpunkt "Additive Fertigung" am IWT Bremen.

Kontakt:
M.Sc. Lisa Husemann
Tel.: +49421 218 51325
E-Mail: husemann@iwt-bremen.de

Die Motivation des Projektes ist, die wirtschaftliche Herstellung großflächiger, dünnwandiger Druckguss-Integralbauteile, die den Leichtbauanforderungen der Automobilindustrie entsprechen. Derzeit sind zum Ausgleich des Verzugs kostenintensive Maßnahmen wie Richtvorgänge notwendig. In der betrachteten Prozesskette vom Gießen bis zur Wärmebehandlung, werden bei der Wärmebehandlung durch lokal gesteuerte Abschreckung der Verzug und innere Spannungen beeinflusst. Die Abschreckung erfolgt über adaptive Sprühfeld-Systeme. Bei der Anpassung des Sprühfeldes werden bauteilindividuelle Daten der Prozessüberwachung genutzt, so dass durch optimale lokale Abkühlraten der Verzug kompensiert werden kann.

Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) gefördert.

Bearbeitung: IWT-Verfahrenstechnik, IWT-Leichtbauwerkstoffe, IFAM

Förderung: BMWi-AiF

Laufzeit: 01.04.2022 – 30.09.2024

Kontakt:
M.Sc. Lisa Husemann
Tel.: +49421 218 51325
E-Mail: husemann@iwt-bremen.de

Dilyan Kamenov
Tel.: +49421 218 51231
E-Mail: d.kamenov(at)iwt.uni-bremen.de

Die Herstellung variabel auflegierter Proben soll über einen am Leibniz-IWT entwickelten Ansatz, bestehend aus einer Verfahrenskombination aus Suspensionsdrucktechnik und dem pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen, realisiert werden. Dieser zu automatisierende Prozess soll je nach Bedarf gradierte Strukturen mit spezifischen niedriger- und höherlegierten Bereichen erzeugen können. Die Grundlage dieser verschiedenen Legierungsvarianten ist dabei stets dasselbe Ausgangspulver innerhalb eines Fertigungsprozesses. Des Weiteren wird im Rahmen des Forschungsprojektes die Verteilung des Legierungselementes sowohl im Bauraum in Folge der Gasströmung, als auch im umgeschmolzenen Bauteilvolumen detailliert betrachtet. Hiermit soll ein weitgehendes Verständnis über die Rezyklierbarkeit des verwendeten Ausgangspulvers erreicht werden, ohne das mögliche Verunreinigungen des aufgetragenen Legierungselementes nachfolgende Prozesse beeinflussen könnten.

Dieses Vorhaben wird aus Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

Bearbeitung: WT-LW, BIAS GmbH

Förderung: TO 1395/1-1

Laufzeit: 01.07.2021 – 30.06.2024

Dieses Projekt gehört zum Forschungsschwerpunkt „Additive Fertigung“ am IWT Bremen.

Kontakt:

Dr.-Ing. Anastasiya Tönjes
Tel.: 0421 218 51491
E-Mail: toenjes(at)iwt-bremen.de    

M.Sc. Marcel Hesselmann
Tel.: 0421 218 64549
E-Mail: hesselmann(at)iwt-bremen.de

Endoprothetische Implantatversorgungen, wie Hüft- und Kniegelenke, tragen zu einer höheren Lebensqualität bei und stellen ein etabliertes Verfahren dar. Hierbei wird u. a. auf die Legierung Ti6Al4V zurückgegriffen. Diese weist eine hohe spezifische Festigkeit, Steifigkeit, Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit auf. Neben geschmiedeten bzw. gegossenen Endoprothesen werden diese mittlerweile auch mit patientenindividuellen Geometrien über die laseradditive Fertigung aus dem Pulverbett (Laser Powder Bed Fusion, LPBF) gefertigt. Eine gewisse Restporosität in LPBF gefertigten Objekten ist unvermeidlich. Hierbei wird in Gasporosität, Anbindungsfehler und Keyhole-Porosität unterschieden. Jegliche Porenart kann zu einem fatalen Versagen führen, da sie insbesondere unter dynamischer Belastung als Rissausgangspunkt fungieren. LPBF Objekte werden für kritische Anwendungen daher einem heißisostatischen Pressen (HIP) unterzogen.

Kern des Vorhabens ist die Untersuchung und Optimierung des additiven Fertigungsprozesses durch automatische Auswahl und Anpassung geeigneter Parametersätze des Fertigungsprozesses und der Materialauswahl durch approximative und probalistische Prädiktorfunktionen. Dazu sollen zunächst maschinell approximierte Vorhersagemodelle abgeleitet werden die es erlauben Versagen und Lebensdauer der Bauteile anhand der Prozessparameter und weiterer sensorischer Fertigungsdaten abzuschätzen (Vorwärtsmodell). Mit diesen Erkenntnissen soll schließlich das inverse Problem (Rückwärtsmodell) erlangt werden um aus gegebenen Ergebnisparametern der Produkte (Eigenschaften) die optimalen Fertigungsparameter abschätzen zu können.

Dieses Vorhaben wird von der U Bremen Research Alliance mit Fördermitteln des Landes Bremen im Rahmen des AI Centers for Health Care gefördert.

Bearbeitung: Leibniz IWT-WT und Universität Bremen

Förderung: UBRA 2021

Kontakt:
M. Sc. Mika Altmann
Tel.: 0421-218 51414
E-Mail: altmann(at)iwt-bremen.de

Hierbei liegen die Forschungsschwerpunkte in der Erhöhung des Leichtbaugrads, dem Einsatz von Werkstoffen für neue Antriebstechnologien und die Erhöhung der Bauteillebensdauer von hoher Relevanz. In diesem Zusammenhang wird an der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften laseradditiv gefertigter Ti6Al4V-Bauteile geforscht. Es sind neuartige Wärmebehandlungsprozesse zu entwickeln, die unter Beachtung der besonderen Mikrostruktur laseradditiv gefertigter Bauteile deren werkstoffmechanisches Potenzial ausreizen.

Bearbeitung: WT-LW, Verbundprojekt unter der Leitung von Airbus Operations GmbH

Förderung: LuFo VI-2 20W2103J

Laufzeit: 01.01.2022 bis 31.03.2025

Kontakt:
Dr.-Ing. Christian Werner
Tel: +49421 218 51354
E-Mail: werner(at)iwt-bremen.de

Die Presse ermöglicht die Wärmebehandlung bei bis zu 1400°C unter einem isostatischen Gasdruck von bis zu 2000 bar. In Kombination mit der integrierten Abschreckeinrichtung ist die Entwicklung von kombinierten HIP-Wärmebehandlungsprozessen ermöglicht.

Die Anlage ergänzt die am Institut bestehende durchgängige Prozesskette der additiven Fertigung vom Pulver zum geprüften Bauteil und ermöglicht die Untersuchung des werkstofftechnischen Potentials dieser Prozesse. Die Beschaffung wurde mit Mitteln aus dem EFRE-Programm Bremen 2014-2020 unterstützt.

Bearbeitung: WT-LW, WT-WB, ECOMAT

Förderung: EFRE-Programm Bremen 2014-2020

Laufzeit: 04/2019 – 04/2021

Kontakt:
M.Sc. Daniel Knoop
Tel: +49-421/51435
E-Mail: dknoop(at)iwt-bremen.de

Konkret sollen neue Aluminiumlegierungen für das LAM entwickelt werden, welche die automotive-spezifischen Anforderungen an Betriebsfestigkeit, Crash, Bauteilgüte etc. erfüllen. Schlussendlich soll die Prozesskette an hochfunktionalen Fahrzeugstrukturen validiert werden.  

Das IWT für die Entwicklung maßgeschneiderter Aluminiumwerkstoffe für die LAM-Fertigung verantwortlich. Es wurde ein Legierungskonzept entwickelt, welches die schnellen Abkühlgeschwindigkeiten im LAM Prozess nutzt um eine wettbewerbsfähige Alternative zu weit verbreiteten Werkstoffen darstellt. Die Eignung des Werkstoffs wurde an Hand von Struktur- und Fahrwerkskomponenten aus dem Automobilbau demonstriert.

Bearbeitung: WT-LW, VT-SK, EDAG Engineering GmbH, Concept Laser GmbH, Mercedes-Benz AG, ECKA Granules Germany GmbH, Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT, MAGMA Gießereitechnologie GmbH

Förderung: BMBF ProMat_3D 03XP0101G

Laufzeit: 02/2017 – 01/2020

Dieses Projekt gehört zum  Forschungsschwerpunkts "Additive Fertigung" am IWT Bremen.

Kontakt:
M.Sc. Daniel Knoop / Farhad Mostaghimi
Tel.: +49421 218 51435
E-Mail: dknoop(at)iwt-bremen.de

Es soll untersucht werden, ob sich die Zerspaneigenschaften des Titan-CFK-Verbundbauteils durch das Einbringen von Poren ins Titan positiv beeinflussen lassen. Ebenfalls im Fokus stehen Optimierungspotentiale der Geometrie von Bohr- und Fräswerkzeugen.

Additiv gefertigte Bauteile werden in der Regel endkonturnah gefertigt. Es kann aber nicht in jedem Fall auf eine zerspanende Nachbearbeitung verzichtet werden, vor allem wenn das gedruckte Bauteil zu einem Verbundbauteil mit einem Faserverbundwerkstoff weiterverarbeitet wird. Hierbei ergeben sich besondere Anforderungen an Fertigungsprozess und an Werkzeuge, im speziellen bei einer Kombination aus Titan und CFK.

Titan gilt als schwer zerspanbarer Werkstoff, bei dessen Zerspanung deutlich höhere Kräfte auf die Schneidkante wirken, als es bei CFK der Fall ist. Deshalb sind Werkzeuge für die Titanbearbeitung mit einer definierten Schneidkantenverrundung versehen, um Schneidkantenausbrüchen vorzubeugen. Beim CFK führt diese Verrundung jedoch zu einer verstärkten Delamination bzw. aufgeriebenen Bohrungswänden. Dies stellt für die Bearbeitung von Titan-CFK-Verbundwerkstoffen eine anhaltende Herausforderung dar.

Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Bearbeitung: IWT-WT/ IWT-FT/Isemann

Förderung: EFRE_LURAFO

Dieses Projekt gehört zum  Forschungsschwerpunkts "Additive Fertigung" am IWT Bremen.

Kontakt:
Dipl.-Ing. Annika Repenning
Tel.: +49421 218 51150
E-Mail: repenning(at)iwt-bremen.de

Tobias Kinner-Becker
Tel.: +49421 218 51492
E-Mail: kinner-becker(at)iwt-bremen.de

Die potenziell engere Partikelgrößenverteilung der mittels DGA hergestellten Pulvers steigert die Materialeffizienz und könnte somit sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile gegenüber der konventionellen Technologie schaffen. Um diese Effekte zu bewerten sollen die hergestellten Aluminiumlegierungen hinsichtlich ihrer Eignung für die Additive Fertigung untersucht werden. Der Fokus liegt hierbei vor allem auf der Charakterisierung und Verarbeitung von temperaturempfindlichen Pulverlegierungen.

Bearbeitung: IWT-VT / WT

Förderung: BMWI-AiF/ZIM

Dieses Projekt gehört zum  Forschungsschwerpunkts "Additive Fertigung" am IWT Bremen.

Kontakt:
M.Sc. Marcel Hesselmann
Tel.: 0421 218-64549
E-Mail: hesselmann(at)iwt-bremen.de

Am Beispiel eines Ti6Al4V-Bauteils soll aufgezeigt werden, dass die Bauteillebensdauer durch entsprechendes Verständnis der Wechselwirkungen und Weiterentwicklung der einzelnen Prozessschritte, sowie verbesserter Prozessüberwachung, gegenüber dem Stand der Technik signifikant verbessert werden kann. So soll der erforderliche Prüfaufwand mittelfristig reduziert und idealerweise nur selektiv durchgeführt werden. Daher werden die Datenqualität aus den Prozessen, ein tieferes Verständnis der prozessschrittübergreifenden Wechselwirkungen und die Auswirkungen von Fehlern auf die Bauteillebensdauer untersucht werden.

Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Bearbeitung: WT-LW, AKON Robotics, AMSIS GmbH, BIAS GmbH, Materialise GmbH, Testia GmbH

Assoziierter Partner: Airbus Operations GmbH

Förderung: EFRE-LURAFO3001C

Laufzeit: 15.04.2020 bis 30.06.2022

Dieses Projekt gehört zum  Forschungsschwerpunkts "Additive Fertigung" am IWT Bremen.

Kontakt:
Dr.-Ing. Christian Werner
Telefon: +49421 218 51354
E-Mail: werner(at)iwt-bremen.de

Denn Bauteile, die laseradditiv aus Metallpulver erzeugt werden, müssen i.d.R. während des Baujobs durch sogenannte Stütz- oder Supportstrukturen stabilisiert werden.

Hierzu ist zunächst eine Prüfkörperentwicklung notwendig, die gewährleistet, dass die Proben stets im Bereich der Supportstruktur (nicht im Überhang zum Einspannbereich der Zugprüfmaschine) versagen und in einem nicht vorbelasteten Zustand getestet werden. Die darauf folgende mechanische Charakterisierung variierender Supportstruktur fließt in ein erweitertes Materialmodell ein. Mit Hilfe von wenigen gedruckten Kalibrierproben kann das Modul zur Supportoptimierung dann ermöglichen, ohne langwierige Versuche die optimale Supportstruktur zu generieren.

Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Bearbeitung: IWT-WT-LW

Förderung: EFRE-FUE0616B

Kooperationspartner: Additive Works GmbH

Dieses Projekt gehört zum  Forschungsschwerpunkts "Additive Fertigung" am IWT Bremen.

Kontakt:
M.Sc. Lena Heemann
Tel.: +49421 218 51414
E-Mail: heemann(at)iwt-bremen.de

Einsatz finden könnte eine solche Prozessführung in integral gedruckten bionischen Großstrukturen in der Luft- und Raumfahrt. Durch die bedarfsangepasste lokale Gradierung ist eine Reduzierung der Fertigungszeiten bei gleichzeitiger Gewichtsoptimierung der Bauteile angestrebt. Um dies zu ermöglichen müssen Wirkzusammenhänge zwischen den Prozessparametern und den resultierenden Bauteileigenschaften ermittelt werden. Insbesondere auf Mikroebene gibt es bisher keine ausreichenden Kenntnisse über den Einfluss von Bauteiltemperatur- und Geometrie auf die Materialeigenschaften.

Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Bearbeitung: WT-LW, Ariane Group GmbH, Materialise GmbH, Reiner Seefried GmbH

Förderung: EFRE_LURAFO2002A

Laufzeit: 01.04.2019 – 31.03.2022

Dieses Projekt gehört zum  Forschungsschwerpunkts "Additive Fertigung" am IWT Bremen.

Kontakt:
M.Sc. Daniel Knoop
Tel.: +49421 218 51435
E-Mail: dknoop(at)iwt-bremen.de