Verbundprojekt »IDEA«

Generative Fertigungsverfahren bieten das Potenzial, die industrielle Produktion flexibler zu gestalten und zu vernetzen Kunden und Geschäftspartner stärker in den Produktionsprozess einzubinden. Mit additiven Laser- oder Elektronenstrahlverfahren lassen sich selbst sehr komplexe Strukturen ohne großen Mehraufwand herstellen. Dies öffnet die Tür zu einer Massenfertigung individualisierter Produkte. Doch die Fertigungsprozesse für additiv gefertigte Bauteile sind noch sehr zeitintensiv und kostspielig, da die einzelnen Prozessschritte größtenteils isoliert voneinander ablaufen und mit vielen manuellen Eingriffen verbunden sind. Die Verknüpfung der Prozessschritte bei der additiven Fertigung birgt deshalb großes Potenzial zur Einsparung von Zeit und Fertigungskost

Integration der additiven Fertigung in die Produktion

Ziel des Forschungsprojekts »IDEA – Industrialisierung von Digitalem Engineering und Additiver Fertigung« ist es, das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzverfahren für die Serienfertigung tauglich zu machen. Die Produktkosten sowie die Entwicklungs- und Durchlaufzeiten bei diesem Fertigungsverfahren sollen dadurch um rund 50 Prozent sinken. Großes Potenzial besteht vor allem bei der effizienteren Kopplung von Hardware und Software. Mit digitalen Zwillingen der zu fertigenden Produkte, des Fertigungsverfahrens und der gesamten Produktionslinie soll eine durch viele händische Eingriffe geprägte ‚trial and error‘-Produktion zu einer hocheffizienten Fertigungslinie werden. Die Zeit- und Kostenvorteile sollen insbesondere durch die Nutzung durchgängiger Datenformate, durch die Prozesssimulation, durch die Nutzung eines modernen Produktionsleitsystems und der durchgängigen Erfassung von Fertigungsdaten erreicht werden.

Nach einer Entwicklungs- und Implementierungsphase werden in der zweiten Hälfte des Projektes die Ergebnisse mittels Fertigung von Demonstrator-Bauteilen validiert. Zu diesem Zweck entwickelt das Projektteam zwei konkrete Fertigungslinien, die in den Partnerunternehmen realisiert werden: eine großindustrielle Fertigungslinie im Siemens-Gasturbinenwerk Berlin, und eine Fertigungslinie für kleine und mittlere Unternehmen bei der MBFZ tool craft GmbH in Georgensgmünd.

Die automatisierte Produktionslinie wird modular aufgebaut und soll zeigen, dass eine Industrialisierung der additiven Fertigung für deutsche Großunternehmen ebenso wie für kleine und mittlere Unternehmen möglich ist. Das Vorhaben ist dafür in elf Arbeitspakte unterteilt, die sich systematisch an der horizontalen Prozesskette – vom Produktdesign bis zum fertigen Produkt – orientieren.

Projektförderung

Bundesministerium für Bildung und Forschung, Photonik Forschung Deutschland, Förderinitiative »Linienintegration additiver Fertigungsverfahren (LAF)«

Projektpartner

• Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH, Villingen-Schwenningen
• MTU Aero Engines AG, München
• MBFZ Tool Craft Maschinenbau Fertigungs- und Zerspanungs GmbH, Georgensgmünd
• Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH, Ditzingen
• RWTH Aachen, Lehrstuhl für Digital Additive Produktion, Aachen
• RWTH Aachen, Werkzeugmaschinenlabor (WZL), Aachen
• Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen
• Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik IPT, Aachen
• BCT Steuerungs- und DV-Systeme GmbH, Dortmund
• Siemens AG, Berlin
• ModuleWorks GmbH, Aachen
• Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH, Lindenberg i. Allgäu
• Allmatic-Jakob Spannsysteme GmbH, Unterthingau
• EOS GmbH Electro Optical Systems, Krailing