Anforderungsangepasste Prozessführung für eine effiziente laseradditive Fertigung von Leichtbaukomponenten

Einführung und Zielsetzung

Das Innovationspotenzial der laseradditiven Fertigung ist immens und dennoch stehen die bisher hohen Kosten einer breiten Anwendung entgegen. Im Projekt APFeL sollen die Herstellkosten für additiv gefertigte, metallische Strukturen um 25 % gesenkt werden, indem die Prozessführung anforderungs- und belastungsgerecht ausgelegt wird. Dies ermöglicht es neue wirtschaftliche Anwendungen im Maschinenbau, der Automobilbranche und der Luftfahrt zu erschließen.

Heute werden metallische Bauteile mittels selektivem Laserstrahlschmelzen im Pulverbett (Laser Powder Bed Fusion, PBF-LB/M) weitestgehend einheitlich und auf einem hohen Qualitätsniveau gefertigt, obwohl unterschiedliche Qualitätsansprüche bestehen und nicht in allen Bauteilbereichen die höchste Qualität erforderlich ist.

Das Projekt APFeL setzt bei der systematischen Erfassung der individuellen Kundenanforderungen an, um die Prozesskette und die einzelnen Prozessschritte kosteneffizient auszulegen und das geforderte Qualitätsniveau zu erreichen. Mittels Simulation können Bauteilbereiche identifiziert werden, die eine gewisse Porosität und Oberflächengüte zulassen und sich für eine Fertigung mit aufbauratenoptimierten Parametern eignen und somit die Produktivität erhöhen. Dafür wird die Prozess-Eigenschaftsbeziehung untersucht, um Prozessparameter zu entwickeln, die mit geringer Standardabweichung zeitoptimiert in definierten Eigenschaften resultieren. Die Ressourceneffizienz der bauteilindividuellen Prozesskette gegenüber konventioneller Prozessketten wird über eine Lebenszyklusanalyse durch das 3N Kompetenzzentrum bewertet.