Zum Inhalt springen
  2. Forschung
  3. Wissenschaftliche Abteilungen
  4. Werkstofftechnik
  5. Leichtbauwerkstoffe

Jeder Strukturwerkstoff besitzt spezielle Eigenschaften, mit denen er sich unter bestimmten Bedingungen von anderen Werkstoffen abhebt. Da die Anforderungen an die im Leichtbau zum Einsatz kommenden Strukturen immer weiter an Komplexität gewinnen, geht die Strukturentwicklung verstärkt in Richtung Hochleistungswerkstoffe und Werkstoffsysteme.

Als Kooperationspartner für die Industrie und Forschung liegt der Fokus der Abteilung Leichtbauwerkstoffe in der systematischen, anwendungsorientierten und bedarfsgerechten Optimierung und Weiterentwicklung derartiger Werkstoffe und Werkstoffsysteme einschließlich der Komponentenfertigung.

Die Kernkompetenzen der Abteilung liegen zum einen im Bereich der additiven Fertigung (PBF-LB/M) und zum anderen bei der Charakterisierung, Wärmebehandlung, Fügen und Weiterentwicklung von Leichtmetalllegierungen. Diese beiden Themen sind in den Projekten der Abteilung eng miteinander verzahnt.

Unsere Aktivitäten umfassen u. a.

  • Werkstoffe: Aluminium-, Titanlegierungen, hochfeste Stähle, eigenschaftsgradierte Metalle, Metall-Metall-Verbunde, Hybridverbunde, Funktionsintegrierte Werkstoffe
  • Fertigungsverfahren: Materialorientierte Additive Fertigung, Legierungsentwicklung, Wärmebehandlung, Abschrecken, Aushärten, Fügen, Testing

 

 

 

 

 

Projekte der Leichtbauwerkstoffe

AURORA - Additive Fertigung von eisenbasierten Formgedächtnislegierungen

In der Leibniz Junior Research Group AURORA wird an additiv gefertigten eisenbasierten Formgedächtnislegierungen geforscht. Zum Einsatz kommt dabei ein neuartiges 3D-Druck Verfahren mit dem die Legierungszusammensetzung lokal während des Prozesses angepasst werden kann.

Formgedächtnislegierungen sind metallische Werkstoffe, deren plastische Verformungen durch das Erhitzen wieder rückgängig gemacht werden können. Kombiniert mit dem neuartigen 3D-Druck Verfahren wird die Herstellung von Bauteilen mit einer lokalen Funktionalisierung ermöglicht und vollständig neue Wege für die Gestaltung kosteneffizienter, innovativer, leichter und intelligenter Bauteile erschlossen. Dem entsprechend wird in diesem Projekt eine Methodik geschaffen, um eine große Anzahl von Legierungen mit nie da gewesener Materialeffizienz zu untersuchen.

Kooperation: IWT-WT/VT

Förderung: Leibniz-Gemeinschaft - „Leibniz-Junior Research Groups“

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

Darstellung der Ziele von AURORA
AMELA – Thermische Gefügeeinstellung, heißisostatisches Pressen und Zerspanen additiv gefertigter metastabiler Beta-Titanlegierungen für Luftfahrtanwendungen

Das übergeordnete Ziel des Projektes AMELA ist die Untersuchung von metastabilen β-Titanlegierungen für die additive Fertigung von Luftfahrtkomponenten.

Diese Legierungen lassen sich eigenspannungsarm und mit hoher Duktilität mittels selektivem Laserstrahlschmelzen (PBF-LB/M) verarbeiten und die mechanischen Kennwerte anschließend mittels Wärmebehandlung (α-Auslagerung) einstellen.

Die Veränderung des Gefüges wird entlang der Prozesskette über den PBF-LB/M-Prozess, die Wärmebehandlung, das heißisostatische Pressen und die spanende Bearbeitung mittels Fräsen untersucht und mit der Änderung der mechanischen Eigenschaften sowie der Zerspanbarkeit des Materials korreliert. Es konnte bereits gezeigt werden, dass durch die PBF-LB/M-Fertigung auf das Lösungsglühen und Abschrecken der Bauteile vor der α-Auslagerung verzichtet werden kann und auf diese Weise eine Verkürzung der Gesamtprozesskette möglich wird.

Kooperation: IWT-WT/FT, Technische Universität Chemnitz

Förderung: LuFo VI-2 20E1901B

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

Gefügeaufnahmen nach α-Auslagerung bei zwei verschiedenen Temperaturen
CONtrol - Kontaminationstolerante unter- und übereutektische Al-Si-Legierungen für die additive Fertigung

In diesem Projekt wird der Einfluss von Fe-Kontaminationen auf Al-Si-Legierungen untersucht, so dass die Kontaminationen durch angepasste Prozessbedingungen kompensiert werden können.

Aluminium wird dank seiner hervorragenden mechanischen und metallurgischen Eigenschaften in einer Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen eingesetzt. In diesem Projekt wird der Einfluss von Fe-Kontaminationen auf Al-Si-Legierungen untersucht, so dass die Kontaminationen durch angepasste Prozessbedingungen kompensiert werden können. In einem ersten Schritt werden AlSi10- und AlSi20-Legierungspulver mit spezifischen Fe-Kontaminationen durch Gasverdüsung und Pulvermischung für das PBF-LB/M-Verfahren hergestellt. Ausgehend von der Charakterisierung der additiv gefertigten Proben werden Modelle zur Beschreibung der Schmelzbadcharakteristik, der Mikrostruktur, der Defektentstehung und der mechanischen Eigenschaften entwickelt.

Kooperation: IWT-WT, Universität Bremen

Förderung: DFG SPP2122

Kontakt:
M.Sc. Layla Shams Tisha
Tel.: +49 421 218 51345
E-Mail: tisha(at)iwt-bremen.de

Weltweite Daten zum Aluminiumrecycling vom International Aluminium Institute
UBRA ENABLE

Ziel des Projektes ist die ML-unterstützte Entwicklung einer antibakteriell wirksamen Ti6Al4V-xCu Legierung für die pulverbettbasierte laseradditive Fertigung (Laser Powder Bed Fusion, LPBF) zur Reduzierung Implantat-assoziierter Infektionen.

Jährlich werden in Deutschland ca. 40.000 Endoprothesen ersetzt, wobei in ca. 20 % der Fälle eine bakterielle Infektion ursächlich ist. Um dem entgegenzuwirken wird angestrebt aus Ti6Al4V und der Zugabe von Kupfer (Cu) eine Legierung mit antibakteriellen Eigenschaften zu entwickeln. Cu wirkt antibakteriell, indem Cu-Ionen die bakteriellen Zellwände durchdringen, während es sich bei Ti6Al4V um eine etablierte Implantatlegierung handelt. Ti6Al4V-xCu ist nicht kommerziell verfügbar, weshalb dessen klinische Eignung unbekannt ist.  

Aus ökonomischen Gründen werden für die Untersuchungen Primärpulvermischungen hergestellt und in-situ legiert. Es ist geplant Pulvermischungen mit unterschiedlichen Kupferanteilen in einem Bereich von 1 Ma.-% bis 10 Ma.-% zu untersuchen. Wissenschaftliche Studien zeigen, dass das LPBF in-situ Legieren von Cu- mit Ti6Al4V-Pulver bereits zwischen 1,4 Ma.‑ % und 6 Ma.-% zu inhomogenen Ausscheidungszuständen und Porosität führt. Proben hoher relativer Dichte und mit homogener Cu-Verteilung sind jedoch Grundvoraussetzungen für eine HIP-Behandlung (heißisostatisches Pressen) zur Einstellung der kupferinduzierten Kontaktsterilisation durch fein verteilte Ti2Cu-Phasen. Vor diesem Hintergrund soll eine ML-Methode (Maschinelles Lernen) für ein effizientes LPBF-Parameter- und Werkstoffscreening entwickelt werden. Mit LPBF-Einzelschichtversuchen und einem bildanalytischen Ansatz sollen erstmals geeignete Prozessparameter für das in-situ Legieren von Ti6Al4V-xCu identifiziert und die Legierungseigenschaften (relative Dichte, antibakterielle Aktivität, mechanische Eigenschaften) ermittelt werden.

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 Advanced Ceramics

Förderung: UBRA 2022

Kontakt:
M. Eng. Selina Müller
Tel.: 0421-218 51334
E-Mail:

s.mueller(at)iwt-bremen.de

AM-MikroMod – Erfassung von Temperaturgradienten und lokalen Abkühlraten in laseradditiv gefertigten Bauteilen zur Beschreibung und Modifikation der mikrostrukturellen Eigenschaften

Ziel der Kooperation zwischen dem Fraunhofer IWM und dem Leibniz-IWT ist eine Modifikation der Mikrostruktur laseradditiv gefertigter Ti6Al4V Bauteile auf Basis der lokal und zeitabhängig eingebrachten Energie.

Dies soll durch eine detaillierte Beschreibung der Temperaturhistorie mittels in-situ Hochgeschwindigkeits-Infrarot-Messung und daraus abgeleiteter thermischer Modellierung eines laseradditiv gefertigten Bauteils geschehen. Die damit im Schmelzbad, seiner Umgebung und dem ganzen Bauteil ermittelten Temperaturen und Temperaturgradienten sollen zur Ableitung von Prozess- und Schreibstrategien für spezifische lokale thermische Belastungen, z. B. in Abhängigkeit der Bauhöhe, Bauraumbelegung, Stützstrategie und Schichtdicke, eingesetzt werden. Damit soll eine gezielte Gradierung oder Homogenisierung des Werkstoffs ermöglicht werden. Die lokale Abkühlrate bei der laseradditiven Fertigung ist ein entscheidender Faktor für die mikrostrukturellen Eigenschaften von Ti6Al4V hinsichtlich Korngröße und Ausbildung bestimmter Phasen. Aus einer exakten Erfassung der lokalen Heiz- und Kühlraten sowie deren Korrelation mit der Bauteilmikrostruktur und den mechanischen Eigenschaften werden mittels einfacher Künstlicher Neuronaler Netze (KNN) generische Zusammenhänge abgeleitet.

Bearbeitung: Leibniz-IWT Leichtbauwerkstoffe, Fraunhofer IWM

Förderung: BMWK- AiF/IGF (22102 N)

Laufzeit: 01.02.2022 bis 31.07.2024

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

Kontakt:
M. Sc. Mika Altmann
Telefon: +49421 218 51414
E-Mail: altmann(at)iwt-bremen.de

 

InnoHatch - Innovative Hatching-Strategien zur Reduktion der Stützstrukturen beim pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen

Das Ziel des Projektes InnoHatch ist die starke Reduktion der notwendigen Stützstrukturen beim pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen durch die Entwicklung einer zuverlässigen simulationsbasierten Methode zur automatischen bauteilspezifischen Anpassung der Hatching-Strategien.

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

 

 

Gegenüberstellung des aktuellen Stands der Technik mit dem Projektziel von InnoHatch. Links: Eine große Anzahl von Stütz-stellen muss aufgebaut werden, um das Bauteil herstellen zu können. Rechts: Mit Hilfe von bauteilspezifischen Hatching-Strategien kann die Anzahl der Stützstellen drastischen reduziert werden.
VerA-Verzugskompensation in Aluminiumdruckguss-Prozessketten

Das Ziel des Projektes VerA ist es eine Methode zu erarbeiten, prozessinduzierte Eigenspannungen beim Aluminiumdruckguss in der Produktion zu kompensieren. Betrachtet wird die vollständige Prozesskette vom Gießen bis zur Wärmebehandlung.

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

Verzugsentwicklung über die Druckguss-Prozesskette (Projekt DIMTAL, AiF 15687 N, [Schimanski, K., von Hehl, A. Dünnwandige und verzugsfreie Druckgussbauteile im Automobilbau – Ein Widerspruch? Gießen von Fahrwerks- und Karosseriekomponenten, VDI-Spezialtag, Magdeburg, 07. Februar 2013.])
LegoLas – In-situ-Legierungsvariation beim pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen

Ziel des DFG-Forschungsprojektes ist die exakte Erzeugung variabel auflegierter Proben mittels des pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzens.

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

UBRA Portal

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.

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@iwt-bremen.de

TIRIKA – Technologien und Reparaturverfahren für nachhaltige Luftfahrt in Kreislaufwirtschaft

Das Leibniz-IWT ist unterstützt als Forschungspartner in diesem Verbundprojekt das Ziel einer umweltfreundlichen Luftfahrt.

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:
M.Eng. Selina Müller
Tel: +49 421 218 51334
E-Mail: s.mueller(at)iwt-bremen.de

HIP⁴AM - Heiß-Isostatisches Pressen für die Additive Fertigung

Am Leibniz IWT wurde im Rahmen des Projekts HIP4AM eine heißisostatische Presse (HIP) mit integrierter Abschreckeinrichtung zur Nachverdichtung und Hochdruckwärmebehandlung von hochfesten, metallischen Bauteilen installiert.

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@iwt-bremen.de

CustoMat3D – Maßgeschneiderte LAM-Aluminiumwerkstoffe für hochfunktionale, variantenreiche Strukturbauteile in der Automobilindustrie

Ziel des Projektes CustoMat3D ist die Entwicklung einer simulationsgestützten, werkstoffspezifischen Laser Additive Manufacturing (LAM) Prozesskette für die Automobilindustrie.

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@iwt-bremen.de

PORE-Ti - Zerspanungsoptimiertes Drucken von Ti6Al4V-Komponenten für Verbundbauteile mit CFK

Ziel dieses Vorhabens ist die Herstellung und Zerspanung von Titan-CFK-Verbundbauteilen, deren Titankomponente mittels Selective Laser Melting hergestellt wird.

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@iwt-bremen.de

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

Orbitalfräser bei der CFK-Zerspanung
Pegasus - Entwicklung eines Druck-Gas-Zerstäubungsverfahrens zur kosten- und materialeffizienten Herstellung von Aluminium-Legierungspulver für die additive Fertigung

Im Rahmen des Projekt „Pegasus“ soll ein neuartiges Druck-Gas-Zerstäubungsverfahren (DGA) entwickelt werden, um die Kosten- und Materialeffizienz bei der Herstellung und Verarbeitung von Aluminiumpulvern deutlich zu steigern.

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@iwt-bremen.de

REM-Aufnahme eines konventionell hergestellten Aluminiumpulvers der gesiebten Partikelgrößenverteilung von 20–63 μm
RobustAM – Robuste und effiziente Prozesse für die laseradditive Fertigung

Ziel des Projektes RobustAM ist die Streuung qualitätsrelevanter Produktparameter (z. B. Porosität) bei der laseradditiven Fertigung metallischer Bauteile zu reduzieren.

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@iwt-bremen.de

          

 

           

SupStruct3D – Phänomenologische Modellkalibrierung zur automatischen Generierung von optimierten Supportstrukturen für die Laseradditive Fertigung

Ziel des Verbundprojekts ist die Entwicklung eines Tools, welches ermöglicht, diese Stützstrukturen für jeden Bauprozess vollautomatisch und optimiert zu erzeugen, um Prozesszeit, Material und Nachbearbeitungsaufwand zu reduzieren.

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@iwt-bremen.de

GenMat3D – Generierung bedarfsangepasster Materialeigenschaften mittels selektivem Laserstrahlschmelzen für Launcher Strukturen

Das übergeordnete Ziel des Projektes GenMat3D ist die Entwicklung einer neuartigen Prozessführung für die Laseradditive Fertigung im Pulverbett (LPBF), die die Fertigung von Bauteilen mit bedarfsangepassten Materialeigenschaften ermöglicht.

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@iwt-bremen.de