wbk Jahresbericht 2024 final inkl Inhaltslink - Flipbook - Seite 16
INSTITUT
FORSCHUNG
K O O P E R AT I O N E N
Forschungsbereich
Fertigungs- und Werkstofftechnik (FWT)
Ansprechpartner am wbk:
Institutsleiter (FWT)
Prof. Dr.-Ing. habil.
Volker Schulze
volker.schulze@kit.edu
Ansprechpartner am wbk:
Institutsleiter (FWT)
Prof. Dr.-Ing.
Frederik Zanger
frederik.zanger@kit.edu
Die Fertigungs- und Werkstofftechnik spielt für die
Produktion der Zukunft eine entscheidende Rolle,
um die Potenziale der Fertigungsverfahren zu erschließen, die Prozessgrenzen zu verschieben und
deren Nachhaltigkeit zu steigern. Durch eine angepasste Prozessführung und eine Betrachtung der
Wechselwirkungen entlang der Prozesskette ist es
möglich, die Bauteileigenschaften signifikant zu beeinflussen. Bedingt durch die gegenseitige Beeinflussung von Produktentwicklung, Werkstofftechnik
und Produktion ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit der einzelnen Disziplinen notwendig. Im Forschungsbereich Fertigungs- und Werkstofftechnik
werden verschiedene Prozessketten, bei denen die
Zerspanung oder die Additive Fertigung eine zentrale Rolle spielen, betrachtet. Diese werden in enger
Zusammenarbeit mit der Industrie stetig weiterentwickelt und optimiert. Seit Juli 2023 wird die FWT
kollegial durch Prof. Volker Schulze und Prof. Frederik Zanger geleitet. Prof. Zanger hat den Lehrstuhl
„Digitalisierung der Prozessentwicklung für die Additive Fertigung“ inne und verantwortet primär die
Aktivitäten in der Additiven Fertigung. Prof. Schulze
verantwortet neben seinen Aktivitäten am Institut
für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde vorrangig die Tätigkeiten in der Zerspanung.
Der thematische Fokus der Gruppe Additive Fertigung liegt in der ganzheitlichen Betrachtung von
Werkstoff und Prozess sowie der Wechselwirkungen entlang der Prozesskette. Basis dafür sind die
Charakterisierung von LED-Schlickern am Rheometer
16
Entwicklung und Optimierung von Pulvern und
Schlickern als Ausgangsmaterialien für additive Fertigungsprozesse. Bereits durch das Ausgangsmaterial werden die Eigenschaften des finalen Bauteils
entscheidend beeinflusst. Als additive Fertigungsprozesse werden das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (PBF-LB), das pulverbasierte „Extreme
Hochgeschwindigkeits-Laser-Auftragsschweißen“
(3D-EHLA / DED-LB), das BinderJetting (BJT) und
die badbasierte Photopolymerisation (VPP-LED) betrachtet. Die Forschungsaktivitäten umfassen dabei auch die thermische Nachbehandlung in Form
des Entbinderns und Sinterns. Betrachtet werden
zudem vollständige Prozessketten, die beispielsweise durch klassische Wärmebehandlungen sowie
Verfahren zur Oberflächenbehandlung oder Fertigbearbeitung additiv hergestellter Bauteile mittels
Zerspanung vervollständigt werden. Basis dafür ist
eine Analyse der einzelnen Prozessschritte sowie
eine fortwährende Charakterisierung der Bauteile
entlang der Prozessketten. Unterstützt werden die
Forschungsarbeiten durch digitale Methoden, wie
FEM-, CFD- und DEM-Simulationen sowie die gezielte Anwendung der Künstlichen Intelligenz (KI).
Beispielsweise wurde im Rahmen einer Forschungskooperation die Versuchsplanung zur Entwicklung
von Schlicker für die badbasierte Photopolymerisation zur Keramikherstellung mittels KI optimiert.
Dabei ist es mit einem Bruchteil der bei klassischen
Versuchsplanungsmethoden notwendigen Versuchen gelungen, den Füllstoffgehalt über alle aus der
Literatur bekannten Werte hinaus zu steigern. Ein
weiteres Forschungsfeld ist die Erhöhung der Nachhaltigkeit durch Optimierung und gezielte Anwendung von additiv-basierten Prozessketten. Im Fokus
stehen dabei die Steigerung der Ressourceneffizienz
durch angepasste Prozessketten sowie das Remanufacturing. Die vielfältigen Projekte fokussieren
dabei sowohl auf Grundlagenuntersuchungen als
auch auf industrienahe Weiterentwicklungen verschiedener Prozessketten mit additiven Fertigungsverfahren.
Der thematische Fokus der Gruppe Cutting erstreckt
sich primär über die Zerspanungstechniken mit einem intensiven Bestreben, vertiefte Kenntnisse in
den Bereichen Surface Conditioning, Prozessmodellierung und -entwicklung zu erwerben. Trotz der
anhaltenden Relevanz konventioneller Dreh- und
Fräsverfahren hat sich die Forschung verstärkt auf
zukunftsweisende Technologien, wie Wälzschälen,
Polygondrehen und Wirbeln, ausgedehnt. Eine be-
Institut für Produktionstechnik Jahresbericht 2023
