Teilprojekt IMKF-AF

Prozessseitige Optimierung des SLM für komplexe Innenstrukturen und gezielte Materialeigenschaften

Für den Industriestandort Deutschland hat AM eine besondere Bedeutung, da der Technologie das Potenzial zugesprochen wird, die Abwanderung der Produktionsstätten in Niedriglohnländer zu stoppen. Ursächlich für das große Potenzial von AM ist das Verfahrensprinzip, das auf dem direkten Aufbau des Bauteils aus dem Werkstoff beruht. Die nahezu uneingeschränkte geometrische Gestaltungsfreiheit ermöglicht Funktionsintegrationen oder lastgerechte Gewichtsoptimierung.

Zusammen mit den Firmen KMS, CellCore und edmos werden neue Hochleistungswerkzeuge für Spritzgussanwendungen entwickelt. Dabei wird die Professur für Additive Fertigung der TU Bergakademie Freiberg das SLM-Verfahren zu Herstellung der Werkzeugeinsätze zur Verarbeitung von komplexen Geometrien und schwer herzustellenden Werkstoffen nutzen. Zusätzlich werden die Teilprojekte der beteiligten Projektpartner mit den vorhandenen fachlichen Kompetenzen und versuchstechnischen Ressourcen unterstützt. Dazu zählen bspw.:

  • Zusammenarbeit mit dem Projektpartner KMS zur Vorabvalidierung alternativer Fertigungsverfahren und Materialien zur Optimierung des Herstellungsprozesses und der Verschleißeigenschaften,
  • Unterstützung bei der Optimierung des Fertigungsprozesses mit den Projektpartnern KMS und CellCore,
  • Unterstützung bei der Charakterisierung der Oberflächengüten mit dem Projektpartner edmos,
  • Teilprojektübergreifende Unterstützung bei experimentellen Langzeituntersuchungen zur Wirkung der Oberflächeneigenschaften auf die Neigung zu Ablagerungen in den Entlüftungs- und Kühlstrukturen, und
  • Nutzung von zur Verfügung stehenden Ressourcen anderer Fachgebiete der TU Bergakademie Freiberg.

Im Zuge dieses Projektes werden alle Anforderungen und notwendigen Eigenschaften an die herzustellenden Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze in Zusammenarbeit mit den beteiligten Projektpartnern zusammengetragen. Darauf aufbauend werden die relevanten Prozessparameter zur Prozesssteuerung identifiziert und verschiedene Metalllegierungen und deren Eigenschaften gegenübergestellt. In einem weiteren Schritt wird ein Validierungskonzept erstellt, welches es ermöglicht, die Anforderungen und Eigenschaften eindeutig an Modelgeometrien zu validieren. Dabei steht die Entwicklung der Modellgeometrie und die Auswahl geeigneter Methoden zur messtechnischen Charakterisierung im Vordergrund.

Unter Anwendung dieses Validierungskonzeptes werden anschließend die Einflussfaktoren für folgende Punkte untersucht und optimiert:

  • Erzeugung hoch-filigraner Innen- und Außenstrukturen,
  • Erzeugung definierter und reproduzierbarer Gefügestrukturen mit vorhersehbaren thermischen Eigenschaften und
  • Erzeugung und Einstellung definierter Oberflächengüten.

Die Inhalte dieses Teilprojektes werden vollumfänglich von der Professur für Additive Fertigung der TU Bergakademie Freiberg umgesetzt. Abweichend dazu werden die experimentellen Untersuchungen zum Thema plasmaelektrolytisches Polieren in Zusammenarbeit mit dem Beckmann-Institut für Technologieentwicklung e.V. durchgeführt.

Arbeitspaket 1

Recherche zu Einflussfaktoren und Prozessparameter des SLM

Arbeitspaket 2

Recherche und Untersuchungen zu den AM-Materialien

Arbeitspaket 3

Erarbeitung und Definition geeigneter Validierungsstrategien

Arbeitspaket 4

Optimierung der Prozessparameter des SLM für filigrane Strukturen

Arbeitspaket 5

Optimierung der Prozessparameter des SLM für die Erzeugung definierter Gefügestrukturen und thermischer Eigenschaften

Arbeitspaket 6

Optimierung der Prozessparameter des SLM für Einstellung definierter Oberflächengüten

Arbeitspaket 7

Herstellung eines Spritzguss-Werkzeugeinsatz-Prototyps unter Verwendung des SLM-Verfahrens

Arbeitspaket 8

Konzept zur Oberflächennachbearbeitung mittels plasmaelektrolytischen Polierens

Arbeitspaket 9

Untersuchungen zum Aufbau auf konventionell gefertigten Grundkörper