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Projekt
Laserauftragschweißanlage
Fachliche Zuordnung
Werkstofftechnik
Förderung
Förderung in 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547272909
Multifunktionale Strukturen und Bauteile sind so konzipiert, dass sie verschiedene Funktionen (wie Steifigkeit, Schutz oder Eigenüberwachung) erfüllen, wobei weitere Randbedingungen, beispielsweise der verfügbare Bauraum, erfüllt werden. Ziel dabei ist es, verschiedene, auch konträre Anforderungen wie hohe Leistung, Material- oder Energieeffizienz gleichzeitig zu erreichen. In diesem Kontext ermöglicht die additive Fertigung neue Gestaltungsmöglichkeiten und eine funktionsspezifische Anpassung von Bauteilen. Sie erlaubt es beispielsweise, verschiedene Werkstoffe innerhalb eines Bauteils einzusetzen. Beim Laserauftragschweißen (L DED, engl. Laser Directed Energy Deposition) werden Bauteile durch eine simultane Zufuhr von Energie und Material hergestellt. Dabei wird mittels Laserstrahl ein Schmelzbad auf der Oberfläche erzeugt und pulverförmiges Material aufgebracht. Durch die Zufuhr verschiedener Materialien kann die Zusammensetzung sukzessive variiert werden, so dass die Herstellung gradierter Werkstoffe möglich ist. Ziel des SFB/Transregio 375 in dem das beantragte Großgerät eingesetzt werden soll (Nutzungsanteil 100 %), ist die Erforschung multifunktionaler Hochleistungskomponenten aus hybriden und hybrid porösen (kurz: HyPo-) Werkstoffen. Dazu werden mit dem beantragten Großgerät gradierte Werkstoffschichten additiv auf metallische und hybrid metallische Schäume aufgebracht. So können bisher noch nicht verfügbare Werkstoffsysteme mit lokal gezielt einstellbaren Werkstoffeigenschaften gefertigt werden. Diese bieten das Potenzial für eine erhebliche Gewichtseinsparung, eine Reduzierung der Trägheit sowie eine Optimierung der Bauteilfunktionalität. So werden Komponenten aus HyPo-Werkstoffen in Zukunft bedeutende Beiträge zu ressourcenschonenden und umweltfreundlichen Produkten und Fertigungsprozessen leisten. Die Fertigung, Auslegung und Charakterisierung von gradierten Werkstoffschichten auf porösen und hybrid porösen Werkstoffen mittels pulverbasiertem Laserauftragschweißen ist bisher noch nicht erforscht und bildet einen Kern des TRR 375. Für die Nutzung des Großgeräts innerhalb des TRR 375 erlaubt die beantragte L DED Anlage eine Änderung der Werkstoffzusammensetzung während des Prozesses. Zur simultanen Zufuhr von verschiedenen Materialien wird eine Anlage mit vier Pulverlinien benötigt. Zudem muss die Anlage einen Zugriff auf die Stell- und Messgrößen der Maschinensteuerung ermöglichen. So kann eine neuartige Bahnplanung und -steuerung zur Fertigung von HyPo-Komponenten erforscht und implementiert werden.
DFG-Verfahren
Forschungsgroßgeräte
Großgeräte
Laserauftragschweißanlage
Gerätegruppe
5740 Laser in der Fertigung
Antragstellende Institution
Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau
