Leichtbau und Funktionsintegration durch additive Fertigung
Ziel dieses Forschungsschwerpunkts ist die Entwicklung von Konstruktions- und Fertigungsstrategien zur Fertigung hochintegrierter Leichtbaustrukturen mittels additiver Fertigungsverfahren. Baugruppen, die bislang sequenziell durch verschiedene konventionelle Fertigungstechnologien gefertigt wurden, sollen additiv konsolidiert werden. Dadurch lassen sich die Bauteilfunktionalität erhöhen, die Leistungsfähigkeit der Komponenten verbessern sowie die Prozesskette signifikant verkürzen.
Hybridfertigung
Im Fokus steht die Integration unterschiedlicher Fertigungsverfahren in einer einzigen Maschinenplattform, um eine höhere Prozessleistung zu erzielen. Durch die Kombination additiver und subtraktiver (WAAM+Fräsen), aber auch verschiedener additiver Verfahren (WAAM+PBF) an einem Arbeitsort können Genauigkeit, Oberflächenqualität und Materialeffizienz gesteigert sowie die Durchlaufzeiten reduziert werden. Ziel ist die Entwicklung hybrider Prozessketten, die ein hohes Maß an Flexibilität und Wirtschaftlichkeit bieten.
Additive Fertigung von Multimaterialsystemen
Die Forschung befasst sich mit der additiven Fertigung von Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen, beispielsweise Stahl und Kupfer, um multifunktionale Eigenschaften zu realisieren. Hierbei werden verschiedene additive Verfahren, wie Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) und Laser Powder Bed Fusion of Metals (PBF-LB/M), einzeln sowie in Kombination untersucht. Besonderes Augenmerk liegt auf der prozesssicheren, stofflichen Verbindungunterschiedlicher Materialien und der daraus resultierenden Leistungssteigerung der Bauteile.
Funktionalisierung von additiv gefertigten Bauteilen
Untersucht wird die gezielte lokale Anpassung mechanischer, thermischer und elektrischer Eigenschaften durch den Einsatz funktionaler Materialien. Hierzu wird die additive Fertigung mittels Binder Jetting Verfahren unter Verwendung nachwachsender Rohstoffe weiterentwickelt. Die Bindemittelsysteme werden durch die Zugabe fester und/oder leitfähiger Nanopartikel modifiziert und selektiv an funktionsrelevanten Bereichen des Bauteils appliziert, um eine ortsaufgelöste Funktionsoptimierung zu ermöglichen.
Additive Fertigung neuartiger Werkstoffe
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Verarbeitung hochreflektiver und wärmeleitfähiger Materialien wie Reinkupfer und Aluminium. Aufgrund der besonderen physikalischen Eigenschaften dieser Werkstoffe werden angepasste Maschinentechnik und Prozessparameter entwickelt, um eine prozesssichere und qualitativ hochwertige Bauteilfertigung zu gewährleisten. Gemeinsam mit Forschungspartnern werden auch Glaswerkstoffe und entsprechende Technologien für die additive Fertigung entwickelt.
