Prototypenbau

Das Lastenheft für Prototypen wird gemeinsam mit dem Kunden erstellt und enthält eine präzise Beschreibung der Anforderungen hinsichtlich Einsatzzweck und Systemanforderungen wie Temperatur, Lebensdauer, thermo-mechanische Belastung sowie Belastung durch korrosive Medien. Die Verfügbarkeit von Rohstoffen oder Zukaufteilen, bevorzugte Herstelltechniken und der Kostenrahmen werden berücksichtigt.

Sofern nicht bereits vom Kunden vorgegeben, werden die Bauteilgeometrie und die zu verwendenden Materialien durch das HTL identifiziert. Für die Materialauswahl steht eine Datenbank mit mehreren Tausend Datensätzen zu kommerziell verfügbaren Werkstoffen zur Verfügung. In dieser Datenbank können gezielt Werkstoffe nach verschiedenen Kriterien (z. B. Einsatztemperatur, Wärmeausdehnungskoeffizient, Preis etc.) gesucht werden. Die Bauteilgeometrie wird in der Regel anhand einer Finite-Elemente (FE)-Simulation festgelegt. Die geeignete Geometrie für Modellbauteile wird mit FE-Verfahren so festgelegt, dass die Prüfbedingungen ähnliche Lasten erzeugen, wie sie beim Einsatz des Realbauteils erwartet werden.

Für die Herstellung von Bauteilen wird ein Fertigungsplan für den favorisierten Fertigungsprozess meist auf Basis der CAD-Daten erstellt. Alternative Herstellprozesse werden geprüft, um den optimalen Fertigungsprozess zu ermitteln. Am HTL stehen zahlreiche Formgebungsverfahren und Wärmebehandlungsschritte zur Verfügung, um auch komplexe Geometrien mit einer hohen Bauteilqualität zu erzielen. Im Mittelpunkt stehen hierbei pulvermetallurgische Verfahren und Verfahren zur Herstellung von CMC. Mittels additiver Fertigung können am HTL auch Prototypen in komplexen Geometrien hergestellt werden. An die Formgebung schließen sich in der Regel Wärmebehandlungsschritte an, die mit den systematischen Methoden optimiert und der zur Verfügung stehenden Ofentechnik realisiert werden können. Durch keramische Beschichtungen lassen sich die Oberflächen der Komponenten gegen Umwelteinflüsse wie Oxidation oder Korrosion schützen, funktionalisieren oder gasdicht versiegeln. Hierfür steht am HTL eine breite Palette an keramischen Beschichtungssystemen zur Verfügung.

Eine Qualitätskontrolle von Bauteilen kann am HTL durch zerstörungsfreie Prüfmethoden durchgeführt werden. Hierbei erfolgt der Nachweis von möglichen Bauteilfehlern wie Poren, Risse, Delaminationen etc.. Mittels Computertomografie (CT) kann auch eine Dimensionskontrolle von sehr komplexen und innenliegenden Strukturen erfolgen. Die Bewertung aufgefundener Bauteilfehler kann durch Export der CT-Daten und FE-Analyse der Spannungskonzentration erfolgen. Weiterführende Tests und Prüfung von Bauteilen unter Einsatzbedingungen, z.B. bei hohen Temperaturen, sind am HTL möglich (vgl. ThermoOptische Messverfahren).

Das  HTL stellt bei Bedarf auch Kleinserien im Kundenauftrag her, sobald die Eigenschaften und Geometrien der prototypischen Bauteile den Kundenanforderungen entsprechen. Der Gesamtfertigungsprozess oder die Einzelschritte können abschließend in Form eines Technologietransfers übergeben werden. Als Bestandteil eines solchen Know-how-Transfers sind auch Patente oder Lizenzen des HTL hilfreich, die einen Marktzugang mit den Produkten absichern.