SFB 814:  Additive Fertigung

Fachliche Zuordnung Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Maschinenbau und Produktionstechnik
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Förderung Förderung von 2011 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 61375930
 

Projektbeschreibung

Additive Fertigungsverfahren ermöglichen durch einen schichtweisen Aufbau der Bauteile maximale geometrische Gestaltungsfreiheit ohne formgebende Werkzeuge zu benötigen. Diese Verfahren sind folglich insbesondere für die Herstellung komplexer, primär auf Design und Funktion optimierter Bauteile prädestiniert. Der Zugang zu industriellen Anwendungen setzt eine hohe Prozess- und Bauteilreproduzierbarkeit, verlässliche und auslegbare Prozesse sowie maßgeschneiderte Bauteileigenschaften voraus. In diesem Spannungsfeld agiert der SFB 814 und fokussiert die Prozesse selektives Laserstrahlschmelzen von Kunststoffen und Metallen sowie selektives Elektronenstrahlschmelzen. Der SFB 814 hat das Ziel, mittels pulver- und strahlbasierter additiver Fertigungsverfahren Multi-Material-Bauteile aus Kunststoffen oder Metallen mit definierten, reproduzierbaren und gradierten Eigenschaften herzustellen. Diese ambitionierte Vision macht die Analyse und Bewertung der gesamten Prozesskette von der Pulverherstellung, über die Prozesse bis hin zum Bauteil notwendig. Begleitend erlaubt die Simulation der einzelnen Teilprozessschritte auf mikro-, meso- und makroskopischer Ebene die Vorhersage von Prozessverhalten und Bauteileigenschaften. Im Rahmen der 1. Förderperiode des SFB 814 wurde ein grundlegendes Prozessverständnis pulver- und strahlbasierter additiver Fertigungsverfahren geschaffen. In der 2. Förderperiode erfolgte die gezielte Veränderung der Prozesse, um neue Bauteileigenschaften einzustellen. Die numerischen Werkzeuge für die Simulation wurden in ihrer Effizienz gesteigert, um erste vollständige Verarbeitungsprozesse abbilden zu können und um perspektivisch die Vorhersage von Bauteileigenschaften zu ermöglichen. Im Rahmen der 3. Förderperiode werden die verstandenen Prozesse gezielt verändert, um Bauteile aus einem oder mehreren Werkstoffen mit reproduzierbaren, gradierten und definierten Eigenschaften herzustellen. Dies geht mit dem Materialdesign für additive Prozesse bei der Pulverherstellung einher. Die systematische Ableitung von Pulver-Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen ermöglicht die Steigerung der Robustheit der Prozesse, die Realisierung neuer Bauteileigenschaften und die Herstellung von Multi-Material-Bauteilen sowie langfristig die Null-Fehler-Produktion. Simulationsseitig erfolgt die Vorhersage des Prozessverhaltens und der Bauteileigenschaften auf mikro-, meso, und makroskopischer Ebene. Die Zusammenführung der im SFB 814 implementierten Simulationen in ein virtuelles Labor soll zukünftig eine effiziente, rechnergestützte Auslegung von Werkstoffsystemen, Prozessstrategien und Bauteileigenschaften ermöglichen.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche
Internationaler Bezug Österreich, Schweden

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Beteiligte Institution Bayerisches Laserzentrum (BLZ) GmbH
Sprecher Professor Dr.-Ing. Dietmar Drummer