wbk Jahresbericht 2024 final inkl Inhaltslink - Flipbook - Seite 30
INSTITUT
FORSCHUNG
K O O P E R AT I O N E N
Forschungsschwerpunkt
Additive Fertigung
Ansprechpartner am wbk:
Johannes Schubert, M.Sc.
Telefon: +49 1523 950 2658
johannes.schubert@kit.edu
Die additive Fertigung (engl. Additive Manufacturing, AM) hat in den letzten Jahren eine rasante
Entwicklung erlebt und wird in der Zukunft eine
noch größere Rolle in der Fertigungsindustrie
spielen. Additive Fertigungsverfahren bieten aufgrund ihrer hohen Gestaltungsfreiheit ein großes
Potenzial zur Herstellung optimierter und individualisierter Bauteile. Daher erlebt die additive
Fertigungsbranche ein starkes Wachstum und
ständig neue Anwendungsbereiche. Dies geht
mit immer neuen Herausforderungen einher, die
seitens der Produktionstechnik vor allem in der
Integration bestehender und neuer Prozessketten,
sowie der eingeschränkten Materialauswahl und in
langen Prozesszeiten liegen. Im Forschungsschwerpunkt Additive Fertigung werden die Kompetenzen der drei Forschungsbereiche am wbk Institut
für Produktionstechnik zur ganzheitlichen Optimierung der additiven Fertigung gebündelt. In Zusammenarbeit mit einem starken Netzwerk aus Industrie- und Forschungspartnern werden verschiedene
additive Prozessketten ganzheitlich betrachtet. Für
Kunststoffe werden das Materialextrusionsverfahren (MEX) Arburg-Kunststoff-Freiformen und das
pulverbettbasierte Schmelzverfahren (PBF) Selektives Lasersintern insbesondere hinsichtlich der Integration von Verstärkungsfasern weiterentwickelt.
Zur additiven Fertigung von Metallen werden das
Pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (PBF-LB)
und seit diesem Jahr auch das BinderJettingVerfahren (BJT) und das pulverbasierte „Extreme
Blick in das Feedstocklabor zur Charakterisierung von Ausgangsmaterialien für die Additive Fertigung
(Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)
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Hochgeschwindigkeits-Laser-Auftragsschweißen“
(3D-EHLA) optimiert. Hierzu konnten in der ersten Jahreshälfte die beiden neuen Anlagen von
CONCR3DE (Rotterdam, NL) und Ponticon (Wiesbaden) erfolgreich in Betrieb genommen werden. Die
additive Fertigung von Keramiken erfolgt mittels
badbasierter Photopolymerisation (VPP-LED) und
perspektivisch ergänzend mittels BinderJetting.
Beide Prozesse vereint ein nachfolgender Entbinderund Sinterschritt, wodurch die Bauteile ihre charakteristischen Eigenschaften erhalten.
Für alle additiven Fertigungsprozesse ist die Charakterisierung und Optimierung der Ausgangsmaterialien, der sogenannten Feedstocks, unerlässlich, um die Prozessgrenzen zu verschieben
und neue Werkstoffe zu qualifizieren. Aus diesem
Grund wurde in den vergangenen Jahren schrittweise ein Feedstock-Labor zur Charakterisierung und
Aufbereitung von Ausgangsstoffen für die Additive Fertigung aufgebaut. Dieses umfasst beispielsweise genormte Aufbauten zur Bestimmung der
Schütt- und Stampfdichte von Pulvern, aber auch
Eigenbauten zur spezifischen Charakterisierung
von prozessrelevanten Eigenschaften. Beispielsweise kann in einem am wbk entwickelten Prüfstand der Beschichtungsprozess im Pulverbett
gezielt untersucht und mittels künstlicher Intelligenz ausgewertet werden. Für suspensions- bzw.
schlickerbasierte Materialien stehen unter anderem
ein Planetenzentrifugalmischer zur homogenen
Vermischung sowie ein Rheometer mit Belichtungseinheit zur Charakterisierung der Viskosität und
des Aushärteverhaltens zur Verfügung. Im Rahmen
eines sogenannten „Zukunftslabors“ im Innovationscampus Mobilität der Zukunft (ICM) konnten
weitere Messgeräte zur Charakterisierung der
Partikelgröße, -form und -oberfläche sowie des
Tropfenflugs im BinderJetting zur Erweiterung
des Feedstock-Labors erfolgreich eingeworben
werden. Die entsprechenden Messgeräte sind
bereits in Beschaffung und stehen spätestes im
Frühjahr 2024 für Messungen zur Verfügung.
Die Arbeiten im Forschungsschwerpunkt Additive
Fertigung tragen maßgeblich dazu bei, das volle
Potenzial der additiven Fertigungsverfahren zu
erschließen, ihre wirtschaftliche Anwendbarkeit zu
fördern und folglich die Anwendungsbereiche zu
erweitern.
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Institut für Produktionstechnik Jahresbericht 2023
