Hierbei stand sowohl die Industrialisierung der bestehenden Legierung Scalmalloy^®, als auch die Entwicklung gänzlich neuer, günstigerer und dennoch hochfester Aluminiumlegierungen im Mittelpunkt. Untersuchungen entlang der gesamten additiven Prozesskette, von der Pulverherstellung über die LPBF-Verarbeitung bis hin zur Werkstoffprüfung, ermöglichten das Erlangen eines umfassenden Verständnisses über die additive Verarbeitbarkeit und die materialkundlichen Mechanismen. Des Weiteren wurden zwei Demonstratorstrukturen im Hinblick auf die mögliche Geometriefreiheit einer Topologieoptimierung unterzogen und anschließend mittels LPBF hergestellt.

Das Projekt konnte im November 2020 erfolgreich abgeschlossen werden.

Bearbeitung: IWT-WT / VT

Förderung: EFRE-LURAFO 1010A

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

Kontakt:
M.Sc. Marcel Hesselmann
Tel.: 0421 218-64549
E-Mail: hesselmanniwt-bremende

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: dknoopiwt-bremende

Das Hauptziel ist, die Herstellbarkeit hochfunktionaler und komplexer LAM-Bauteilen und deren Kombinierbarkeit mit konventionellen Halbzeugen zu demonstrieren. Das IWT bestimmte hierbei das Legierungskonzept Mittelmanganstahl (ca. 5-12 % Mn) mit mehreren Legierungsvarianten, entwickelte erfolgreich den Pulververdüsungsprozess und arbeitete an einer Wärmebehandlung für die additiv gefertigten Bauteile. Aufgrund der Interdisziplinarität der Aufgaben arbeiten die beiden Hauptabteilungen „Werkstofftechnik“ und „Verfahrenstechnik“ des IWT in diesem Projekt eng zusammen.

Bearbeitung: IWT-WT-LW, IWT-VT-SK

Förderung: BMBF 02P15B052

Kooperationspartnerschaften: EDAG Engineering GmbH, Ziehm Imaging GmbH, Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH, Indutherm Gießtechnologie GmbH, Concept Laser GmbH, Carl Cloos Schweißtechnik GmbH, Hema Electronic GmbH, Leibnitz Institut für Werkstofforientierte Technologien, Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT, Technische Universität Chemnitz, Professur für Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung

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

Kontakt:
M.Sc. Lena Heemann / Farhad Mostaghimi
Tel.: +49421 218 51414
E-Mail: heemanniwt-bremende

Betrachtet wird die komplette Prozesskette  von der Pulverherstellung bis zum getesteten Bauteil, wobei sich das Vorhaben in folgende Teilschritte gliedert:

• Legierungsentwicklung entsprechend der Bauteilanforderungen
• Entwicklung einer Pulververdüsungsanlage sowie die Pulverherstellung und Charakterisierung
• Verfahrensentwicklung des Laserstrahlschmelzprozesses für hochfeste Al-Legierungen
• Wärmebehandlungsstrategien für Bauteile aus hochfesten Al-Legierungen
• Tests der gefertigten Bauteile

Die Untersuchungen zur Wärmebehandlung fokussieren sich auf den Einfluss der Behandlung auf die mechanischen Eigenschaften der Bauteile und die Beherrschung des Verzugs.

Bearbeitung: WT-LW, IWT-VT

Förderung: ZIM 16KN021235

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

Kontakt:
Dr.-Ing. Anastasiya Tönjes
Telefon: +49421 218 51491
E-Mail: toenjes@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.

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 51492
E-Mail: repenningiwt-bremende

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: hesselmanniwt-bremende

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.

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 31.03.2022

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

Kontakt:
Dr.-Ing. Christian Werner
Telefon: +49421 218 51354
E-Mail: werneriwt-bremende

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.

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: heemanniwt-bremende

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.

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

Förderung: EFRE_LURAFO2002A

Laufzeit: 04/2019 – 12/2021

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

Kontakt:
M.Sc. Daniel Knoop
Tel.: +49421 218 51435
E-Mail: dknoopiwt-bremende

Ohne, dass lange Versuchsreihen von Nöten sind, sollen die für die Bearbeitung von CFK-Verbundbauteilen notwendigen Kenntnisse wie definierte Eingangsparameter, die erforderlichen Werkzeuge,  Schnittparameter etc. für den Prozess ermittelt werden können. Die Ein- und Ausgangsgrößen für das wissensbasierte Planungssystem wurden über empirisch gefundene Zusammenhänge aus umfassenden Versuchsreihen ermittelt und hinterlegt. Betrachtet wurden das klassische Bohren sowie das Orbitalbohren von CFK-Bauteilen und hybriden Verbundbauteilen.

Bearbeitung: IWT-WT, IWT-FT

Förderung: BAB

Kontakt:
Dipl.-Ing. Annika Repenning
Tel.: +49421 218 51492
E-Mail: repenningiwt-bremende

 Im Bereich hoher Belastung wird ein materialhybrider Verstärkungseinleger integriert, mit dem eine bessere Lasteinleitung vom Wälzlager in die kurzfaserverstärkte Thermoplastmatrix gewährleistet wird. Das IWT übernimmt die Entwicklung des Metall-Inserts, zu der die Gestaltung, die Optimierung sowie die Herstellung und das Fügen der Metall-Inserts gehören. Sie dienen als Schnittstelle zum Faserverbundwerkstoff und übernehmen die Rolle der Wälzlagersitze im Getriebedeckel. Um eine Materialkompatibilität bzgl. des Ausdehnungsverhaltens beim Spritzgießprozess des thermoplastischen Getriebedeckels zu gewährleisten, werden die Metall-Inserts aus Stahl gefertigt. Zur Untersuchung der Anbindung an der Grenzfläche zwischen Metall und Thermoplastmatrix werden  verschiedene Oberflächenbehandlungen am Metall-Insert durchgeführt und analysiert, welche Methode zur Verbesserung der Lastübertragung beiträgt.

Bearbeitung: IWT-WT/FiBre/Weberit

Förderung: BMWi-AiF/ZIM

Kontakt:
Dipl.-Ing. Annika Repenning
Tel.: +49421 218 51492
E-Mail: repenningiwt-bremende

Es ist erforderlich, durch die Entwicklung von Schnellcharakterisierungsmethoden sowie durch Analyse der hierüber gewonnenen Deskriptoren ein tiefergehendes Verständnis über die bei der Wärmebehandlung ablaufenden metallkundlichen Mechanismen beim Zusammenspiel von Legierung und Wärmebehandlung zu erlangen. Die Entwicklung von dilatometrischen und kalorimetrischen Verfahren zur schnellen, effizienten Charakterisierung von gleichgewichtsfernen Zuständen von Mikroproben war zentraler Inhalt des Teilprojektes.

Bearbeitung: WT-WB und LW

Förderung: DFG, SFB 1232 „Farbige Zustände“

Kontakt:
Dr.-Ing. Anastasiya Tönjes
Telefon: +49421 218 51491
E-Mail: toenjes@iwt-bremen.de