Fraunhofer-Leitprojekt „futureAM“
Mindestens um den Faktor 10 will ein Zusammenschluss von sechs Fraunhofer-Instituten im Fraunhofer-Leitprojekt „futureAM – Next Generation Additive Manufacturing“ den 3-D-Druck mit Metallpulver beschleunigen. Dass es sich nicht um Zukunftsmusik handelt, beweisen erste handfeste Ergebnisse, die das futureAM-Team auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand während der formnext im November 2019 in Frankfurt am Main vorgestellt hat.
Eine wichtige Rolle im Fraunhofer-Leitprojekt futureAM spielt das Virtual Lab, das in enger Zusammenarbeit der beteiligten Institute entsteht. Was es leisten und wie es funktionieren wird, demonstrierten die Fraunhofer-Experten auf der formnext. Das Virtual Lab soll künftig über ein Netzwerk und eine Datenbank alle Bereiche und Institute in Sachen metallisches Additive Manufacturing (Metall AM) digital miteinander verknüpfen. Fritz Lange von der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT in Hamburg, bei der die Fäden des virtuellen Labors zusammenlaufen: „Die Institute werden über das Virtual Lab die verteilte Fertigung abwickeln und nachvollziehen.” Geplant ist dazu die geschlossene digitale Abbildung der Kompetenzen und Ausstattung aller beteiligten Institute.
Ganzheitlich virtuell
Das Virtual Lab macht den gesamten AM-Prozess transparent und spiegelt ihn digital: Digital Twins ermöglichen den Projektteilnehmern, Prozesse zu modellieren und zu simulieren, um so reale Systeme in allen Bereichen zu optimieren. Das Virtual Lab ist funktionsbereit und wird bereits mit sogenannten Dummy-Daten evaluiert. Aktuell verbinden sich die beteiligten Institute über ihre Datenbank mit dem Virtual Lab, damit es in Kürze seinen virtuellen Betrieb aufnehmen kann.
Dazu zählt zum Beispiel das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS aus Dresden, das den Part der Werkstoffe betreut. Im Mittelpunkt stehen die Erweiterung des einsetzbaren Spektrums von additiv verarbeitungsfähigen Werkstoffen und außerdem die Multi-Material-Bauweise: Hier entsteht maßgeschneidert mithilfe des Laserauftragschweißens (LMD) ein Bauteil aus verschiedenen Werkstoffen ohne nachgelagerte Fügeprozesse. „Das Verfahren beschleunigt die Materialentwicklungen enorm“, sagt IWS-Wissenschaftler Michael Müller. „Wir erforschen im Verbundprojekt, welche Materialien sich miteinander kombinieren lassen und welche Probleme dabei auftreten.“ Aktuell untersuchen die Dresdener Wissenschaftler, wie sich beispielsweise aus verschiedenen Superlegierungen ein Multi-Material-Bauteil herstellen lässt. Besonders wichtig ist beim Fügen von zwei Werkstoffen die Analyse der Übergangszone zwischen den Materialien. Den Materialübergang der Legierung Inconel 718 zu Merl 72 haben die Forscher mittlerweile optimiert, um Herausforderungen wie Rissbildung oder Versprödung zu minimieren.
Autor: Petra Nolis, Marketing und Kommunikation, Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen.
