Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWSAdditiv-generative Fertigung auf dem Weg zur Schlüsseltechnologie
Die zeit- und ressourceneffiziente Herstellung von Bauteilen durch additiv-generative Verfahren zählt derzeit zu den innovationsträchtigsten Revolutionen in der Fertigungstechnik. Individualisierte Produkte hoher Komplexität können mit Hilfe von 3D-Drucktechniken sowie laser- und elektronenstrahlunterstützten Fertigungsverfahren hergestellt werden. Der Werkstoffeinsatz wird auf die Bereiche reduziert, wo das Bauteil Material erfordert, ohne dass aufwändige Nachbearbeitungs- und Zerspanungsoperationen durchgeführt werden müssen. Hierdurch entstehen signifikante Zeit- und Kostensenkungen besonders bei solchen Bauteilen, bei denen Geometrieanforderungen hohe Zerspanungsgrade bedingen. Darüber hinaus ermöglichen die additiv-generativen Fertigungsverfahren die Darstellung neuartiger, anwendungsgerecht spezifizierter Eigenschaftsprofile, so etwa auf der Basis von innovativen hierarchischen Strukturansätzen oder Multi-Material-Konzepten.
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) Dresden entwickeln seit einigen Jahren Prozesse und die dazu erforderliche Systemtechnik, um in virtualisierten Prozessketten Bauteile direkt aus metallischen Werkstoffen zu erzeugen. „Licht ist unser Werkzeug! Wir nutzen den Laserstrahl als hochpräzise Wärmequelle, die wir noch dazu sehr schnell regulieren können“, erläutert Prof. Dr.-Ing. Christoph Leyens den Hauptvorteil des Verfahrens, bei dem durch einen lagenförmigen Werkstoffauftrag mit Hilfe des Lasers aus Pulver oder Draht durch Mikroschweißen ein Bauteil entsteht. Der Werkstoffwissenschaftler lehrt und forscht an der Technischen Universität Dresden und verantwortet den Bereich der generativen Fertigung am Fraunhofer IWS. Zusammen mit seinem Team konnte er jüngst im BMBF-Programm „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“ punkten, denn der Antrag „Additiv-generative Fertigung: Die 3D-Revolution zur Produktherstellung im Digitalzeitalter“ gehört zu den zehn Siegern des Wettbewerbs. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung stellt in den nächsten sieben Jahren insgesamt bis zu 45 Mio. Euro zur Verfügung, um die Forschung und Entwicklung auf diesem zentralen Innovationsfeld der Werkstoff- und Fertigungstechnik zu unterstützen. Von den beteiligten Industriepartnern wird ein Beitrag in gleicher Höhe erwartet. Zurzeit besteht das Konsortium unter der Leitung des Fraunhofer IWS aus 40 Partnern, darunter sind 25 kleine und mittelständische Unternehmen.
„Das erhebliche Projektvolumen spiegelt die Bedeutung innovativer Fertigungstechnologien für den Produktionsstandort Deutschland wider“, sagt der Leiter des Fraunhofer IWS Dresden, Prof. Dr.-Ing. habil. Eckhard Beyer zur strategischen Rolle des Vorhabens. Langfristiges Ziel des Vorhabens ist es, einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung Deutschlands als Leitanbieter für die additiv-generative Fertigung zu leisten und dabei die internationale Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen zu stärken.
Nach einer ersten Strategiephase zur Entwicklung einer Roadmap werden Technologievorhaben gestartet, die unterschiedlichste Herausforderungen in den Bereichen Werkstoff- und Herstellungstechnologien, Fertigungskonzepte und Prozessketten, Produktstrategien und Systemdesign bis hin zu Anwendern und Märkten adressieren. Das BMBF-Förderprogramm „Zwanzig20“ richtet sich primär an Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft und Bildung aus den Neuen Ländern, um die Innovationsfähigkeit und damit die Wirtschafts- und Beschäftigungsentwicklung in Ostdeutschland zu beflügeln.
