Herstellprozesse

Herstellprozesse

Additive Fertigung

Am Fraunhofer-Zentrum HTL werden Bauteile aus Keramiken, Metallen und Metall-Keramik-Kompositen über Additive Fertigungsverfahren entwickelt und hergestellt. Das Technologiefeld umfasst die Entwicklung neuer Materialsysteme und Fertigungsverfahren, die Herstellung von Prototypen und Kleinserien sowie das Qualitätsmanagement von additiv-gefertigten Bauteilen.

Die Entwicklung neuer Materialsysteme beinhaltet die Formulierung und Synthese von Feedstocks. Ziel ist, die Verarbeitungseigenschaften der Feedstocks für das eingesetzte Fertigungsverfahren so anzupassen, dass Bauteile mit hoher Qualität gefertigt werden können und gleichzeitig die vom Kunden gewünschten Werkstoffeigenschaften erreicht werden. Beispiele dafür sind unter anderem die Einstellung der Rieselfähigkeit von Pulverversätzen oder die Anpassung der Fließeigenschaften von Schlickern.

Das Qualitätsmanagement bei der additiven Fertigung ist von entscheidender Bedeutung für den Einsatz der Verfahren in der industriellen Produktion. Das Fraunhofer-Zentrum HTL entwickelt dafür Verfahren zur in-situ Kontrolle der einzelnen Prozessschritte. Ein Schwerpunkt beim Qualitätsmanagement ist das Einstellen möglichst homogener und defektfreier Gefüge im Grünkörper und im gesinterten Bauteil sowie die Kontrolle der Wärmebehandlungsprozesse.

Prototypen und Kleinserien werden im Kundenauftrag gefertigt. Die Kundenanfragen werden hinsichtlich der Machbarkeit geprüft. Auf Kundenwunsch können auch Empfehlungen zur Konstruktion von Komponenten abgegeben werden. Für die Fertigung der Bauteile stehen mit einem Stereolithographie-Drucker und einem Pulverbettdrucker zwei komplementäre, moderne, additive Fertigungsverfahren zur Verfügung (vgl. Nachum, S.; Vogt, J.; Raether, F.: Additive Manufacturing of Ceramics: Stereolithography versus Binder Jetting). Darüber hinaus werden am HTL neue additive Fertigungsverfahren entwickelt, die eine besonders hohe Materialqualität versprechen.

Bei beiden am Zentrum HTL eingesetzten 3D-Druck-Verfahren wird die Wärmebehandlung bewusst vom Formgebungsprozess getrennt. Dies vermeidet einige bekannte Schwierigkeiten anderer 3D-Druckverfahren, wie beispielsweise thermische Spannungen und Verzug beim Selective Laser Melting. Außerdem eröffnet dieses Vorgehen zusätzliche Möglichkeiten für die Materialsynthese. Die offenporigen Preformen können zum Beispiel anschließend mit Metallschmelzen infiltriert werden. Außerdem erlaubt die Trennung von Formgebung und Wärmebehandlung eine kostengünstige Parallelisierung der zeitaufwändigen Wärmebehandlung für große Chargen. Die Wärmebehandlungsverfahren können in unterschiedlichen Ofenatmosphären durchgeführt und mittels der am HTL verfügbaren ThermoOptischen Messanlagen (TOM) optimiert werden (vgl. Wärmeprozesse). Nach der Wärmebehandlung erfolgt bei Bedarf die Endbearbeitung von Funktionsflächen mittels eines 5-Achs-Bearbeitungszentrums. Außerdem können die 3D-gedruckten Bauteile mittels spezieller Fügeverfahren in größere Systeme integriert werden.  

Leistungsangebot:

  • Bauteilentwicklung nach Kundenanforderungen
  • FE-basierte Auslegung und CAD-Konstruktion von Bauteilen
  • Entwicklung neuer Materialsysteme für die additive Fertigung
  • Formulierung und Charakterisierung von Feedstocks
  • Qualitätsmanagement von additiven Fertigungsprozessen
  • Fertigung von Prototypen und Kleinserien aus Keramiken, Metallen oder Metall-Keramik-Kompositen mittels 3D-Druck
  • Entbinderung und Sinterung von 3D-Druck-Bauteilen
  • Schmelzinfiltration von porösen, additiv-gefertigten Preformen
  • Bauteilcharakterisierung
  • Optimierung der Wärmebehandlungsprozesse

Weiterführende Veröffentlichungen:

 

Fügen

   

aunhofer-Zentrum HTL werden Bauteile aus Keramik

/content/dam/htl/Sprachneutral/Piktogramme/SVG/3D-Druck.svg

 

3D-Druck: Stereolithographie-Verfahren

 

3D-Druck: Pulverbett-Verfahren

 

3D-Druck: QM in der Additiven Fertigung

 

3D-Druck: Neue Verfahren der Additiven Fertigung

 

Hier finden Sie den Flyer

 

Additive Fertigung von keramischen Bauteilen

 

Hier finden Sie den Flyer

 

Additive Fertigung von Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen

Das könnte Sie auch interessieren: