Am 01.09.2021 ist am Lehrstuhl das Gemeintschaftsprojekt "COAMWELD" gestartet. Hierbei handelt es sich um ein Collective Research Networking (Cornet) Projekt. Das Forschungskonsortium setzt sich auf belgischer Seite aus dem Belgian Welding Insititute (BWI) und der University of Applied Sciences VIVES zusammen. Auf deutscher Seite arbeiten die SLV München, SLV Berlin-Brandenburg und unser Lehrstuhl der Technischen Universität München zusammen.

Motivation:

Die additiven Herstellung von Teilen (AM) wird immer häufiger eingesetzt. Es gibt bereits 18 (!) [1] verschiedene Verfahren für die additive Fertigung von Metallteilen, die auf dem Markt erhältlich sind. Selektives Laserschmelzen (LPDF = SLM [2]) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM) sind die am häufigsten verwendeten Pulverbett-basierten AM-Verfahren. Bei SLM-Verfahren werden Schichten von Metallpulvern mit Hilfe eines Laserstrahls selektiv aufgeschmolzen, was zu einem gedruckten festen Bauteil auf einer Grundplatte führt. Bei EBM-Verfahren wird anstelle eines Laserstrahls ein Elektronenstrahl als Energiequelle verwendet. Das Metallspritzgießen (MIM [3]) ist ein Metallverarbeitungsprozess, bei dem fein pulverisiertes Metall mit Bindemittel gemischt wird, um ein "Ausgangsmaterial" zu schaffen, das durch Spritzgießen geformt und verfestigt wird. Das Spritzgussverfahren ermöglicht die Formgebung großer Mengen komplexer Teile in einem einzigen Schritt. Bei Verfahren mit gerichteter Energieeinbringung (DED [4]) wird eine fokussierte Energiequelle wie ein Lichtbogen, Laser- oder Elektronenstrahl verwendet, um das Material zu schmelzen. Das Material wird jedoch gleichzeitig geschmolzen und durch eine Düse aufgetragen. In gewisser Weise befindet sich diese Technologie an der Grenze zwischen Materialextrusion und Pulverbettschmelzen. Wire Arc Manufacturing (WAM) ist eine Variante der DED-Technologie und nutzt Lichtbogenschweißverfahren für den 3D-Druck von Metallteilen. WAM funktioniert durch das Schmelzen eines Metalldrahtes mit einem Lichtbogen als Wärmequelle. Auf dem Markt sind vor allem die Pulverbetttechnik (SLM [5], EBM), das Auftragsschweißen (= DED)  und MIM-basierte Techniken vertreten, wobei jede Technik ihre spezifischen Vor- und Nachteile hat. SLM wird hauptsächlich in der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt und im Werkzeugbau eingesetzt. Der Metalldruck im Bauwesen, im Maschinenbau und in der mechanischen Konstruktion hinkt jedoch hinterher.

Bedürfnisse:

Ein wichtiges Problem, das gelöst werden muss, bevor die AM-Techniken eine breite Anwendung finden können, sind die maximalen Abmessungen der herstellbaren Bauteile. Heutzutage sind die Abmessungen der endgültigen Komponenten durch die Größe des Bauraumes der Maschine begrenzt.. Eine interessante Lösung zur Überwindung dieser Beschränkung ist das Fügen additiv hergestellter Teile, um größere Bauteile zu erhalten.

Die folgenden Themen müssen untersucht werden:

•  Welche Verfahren können verwendet werden, um gedruckte Metallbauteile mit konventionell hergestellten Teilen zu verbinden?
•  Sind Richtlinien für die optimale Kombination von konventionellen Techniken und AM-Techniken vorhanden?
•  Welche Auswirkungen hat das angewandte Schweißverfahren auf die (mechanischen) Eigenschaften der Teile und auf die Verbindung selbst?

Projektziel:

Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Fügekonzepten zum Verbinden von metallischen AM-Teilen untereinander und mit konventionell gefertigten Bauteilen. Das Schweißen von metallischen 3D-gedruckten Teilen kann problematisch sein, da die Teile eine andere Struktur (Dichte, Gefüge, ...) haben, als Teile aus konventioneller Herstellung.Derzeit gibt es keine Richtlinien für die Herstellung solcher Schweißnähte. Dieses Wissen soll entwickelt werden, um diese unterscheidlichen Bauteile qualitativ zu verbinden. Es werden verschiedene AM-Verfahren in Betracht gezogen und die  Machbarkeit der Verbindung für eine Auswahl von Schweißverfahren untersucht.

Wie kann dieses Projekt einen Mehrwert für Sie schaffen?

• In diesem Projekt befassen wir uns mit vorrangigen mit Fällen teilnehmender Unternehmen.
• Sie werden die Möglichkeiten des Metall 3D-Drucks im Detail entdecken.
• Sie werden Teil eines interdisziplinären Teams, in dem die verschiedenen Akteure aus der Wirtschaft vertreten sind.
• Sie nehmen aktiv an einem innovativen Projekt teil und halten sich über die neuesten Erkenntnisse und Entwicklungen auf dem Laufenden.

Konkret suchen wir Unternehmen, die sich am projektbegleitenden Ausschuss beteiligen wollen.

• Unternehmen, die den Metall 3D-Druck einsetzen und Unternehmen, die sich für den Metalldruck interessieren.
• Lieferanten von Maschinen, Software und Zubehör (Gas, Draht, Pulver).

Was beinhaltet ein solches Engagement?

• Sie leiten die Untersuchung und bestimmen die Richtung der zu untersuchenden Fragen
• Sie erhalten alle Projektergebnisse
• Als Mitglied des projektbegleitenden Ausschusses nehmen Sie an verschiedenen Konsultationen teil (2x/Jahr)

Weil Ihre Sichtweise für uns wichtig und wertvoll für die weitere Umsetzung dieses Forschungsprojekts ist, bieten wir Ihnen die Möglichkeit, sich an dieser Forschung zu beteiligen.

Kontakt

Wenn Sie Interesse haben oder weitere Informationen wünschen, wenden Sie sich bitte an:

Tom Adams