Referenzprojekte

Partner: EAH Jena, TU Ilmenau, BURMS, Portec GmbH, Glatt Ingenieurtechnik GmbH, Sema Gmbh, Materialise, Cirp GmbH, Fraunhofer IAP

Das Gesamtziel des HyAdd3D-Verbundes ist es, durch die Erforschung und Kombination innovativer Prozessschritte die gesamte Produktentstehungskette, angefangen bei der Geometrieerfassung, über die Datenaufbereitung bis hin zum gefertigten Produkt so zu gestalten, dass hochaufgelöste Multimaterialobjekte mit definiert eingestellten Werkstoffparametern und endformnaher Oberflächenqualität erzeugt werden. Hierzu werden zwei Demonstratoren mit entsprechenden assoziierten Partnern zur Validierung des Verfahrens, der Materialien und der daraus resultierenden, angestrebten Eigenschaften hochaufgelöster Multimaterialobjekte aufgebaut.

Partner: 3D-Schilling GmbH, Granula Deutschland GmbH, Mebitec Meerbuscher Informationstechnik GmbH, Optris GmbH, GLAMACO Engineering GmbH, TU Ilmenau – Fachgebiet Fertigungstechnik, Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und –automatisierung IFF

Das Projekt HP3D befasst sich mit der Entwicklung und dem Aufbau einer hochproduktiven Anlage zur additiven Herstellung von Bauteilen aus thermoplastischen Kunststoffen auf Granulatbasis. Dabei soll erstmalig ein „echtes“ dreidimensionales Additivverfahren realisiert werden wodurch es möglich wird, festigkeitsoptimierte Teile unter der Berücksichtigung von Leichtbauaspekten herzustellen. Der Einsatz von Multimaterialsystemen sowie das Einbringen von zusätzlichen Funktionselementen ermöglicht es dabei, eine Vielzahl von spezifischen Anforderungen in das Kunststoffteil zu integrieren.

Das Verfahren basiert auf der FDM -Technologie (Fused Deposition Modeling), bedient sich allerdings nicht der Verwendung von Filamenten, sondern der Materialzuführung über einen Granulatextruder. Die Bauteile sollen durch das Übereinanderlegen von extrudierten Kunststoffsträngen generiert werden und sich zu einem monolithischen Körper verbinden. Dafür müssen die aufeinander gelegten Schichten temperaturüberwacht und gleichzeitig, unmittelbar an der Auftragsstelle, mit Hilfe von Laserstrahlung temperiert werden. Die Temperierung dieser sich ergebenden Wirkzone soll eine gleichbleibende Schichthaftung zwischen den Materialbahnen erzielen und somit die mechanischen Eigenschaften des Produktes verbessern. Weiterhin wird unter Verwendung der Lasertechnologie eine Verbesserung der Oberflächenqualität durch nachträgliches Anschmelzen angestrebt. Dieses und weitere Finishingverfahren, wie z.B. anzubringende Konturen, Beschriftungen oder die Funktionalisierung der Bauteiloberflächen, zielen auf eine gesteigerte Produktgüte und bilden nicht zuletzt eine Verknüpfung zu weiteren Forschungsbereichen wie dem „Funktionalisieren von dreidimensionalen Kunststoffformteilen“.

Partner: LUST Hybrid-Technik GmbH, VIA electronic GmbH, Porzellanmanufaktur Reichenbach GmbH, LLT Applikation GmbH, ifw Jena, Ernst-Abbe-Hochschule Jena

Das Konsortium hat es sich zum Ziel gesetzt, die Ultrakurzpulsbearbeitung keramischer Werkstoffe bis zur Anwendungstauglichkeit zu erarbeiten und für zwei verschiedene Prozesse beispielhaft zu etablieren. Dies ist zum einem die Haftvermittlung von technischen Keramiken wie LTCC, Al2O3 oder AlN durch die Oberflächenfunktionalisierung mit Nano- und Mikrostrukturen. Als zweiter Prozess ist ein profilgebender Abtrag zu nennen, welcher sowohl technische Anwendungen als auch für Designstrukturen in Porzellan eingesetzt werden kann. Damit wird ein breites Anwendungsspektrum anvisiert und zugleich die Problemstellung der schweren mechanischen Bearbeitung adressiert. Im Mittelpunkt stehen Anwendungen aus dem Elektroniksektor. Die Zielvorgaben an lateraler und axialer Auflösung sowie die Abtragsraten sind an die industriellen Vorgaben angelehnt und sollen in ihrer Gesamtheit umgesetzt werden.

Partner: Ernst-Abbe-Hochschule Jena - FG Fertigungstechnik / Fertigungsautomation, TU Ilmenau - FG Fertigungstechnik, Fa. 3D Schilling Sondershausen, Fa. Ilmenauer Laserzentrum GmbH

Beim Projekt „ScaPS“ steht die Erweiterung der Prozessgrenzen bei der präzisen Lasermaterialbearbeitung mit hochbrillanten Strahlquellen und Scannersystemen im Fokus der Arbeiten. Ein Schwerpunkt bildet das konturbezogene Schweißen dünner Bleche für verschiedene Mikroanwendungen. Ein zweiter Aspekt des Projektes hat das Laserstrahlpolieren für Anwendungen im Bereich des Formenbaus zum Gegenstand. Die Lasermaterialbearbeitungsprozesse werden unter variierenden Umgebungsdrücken betrachtet, um so Effekte auf die Bearbeitungsergebnisse abzuleiten. Ziel des Projektes ist die Verbesserung der Bearbeitungsqualität und Reproduzierbarkeit sowie die Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit.

Partner: Fachhochschule Schmalkalden, ifw Jena, KTS Kunststoff Technik Schmölln GmbH, Wilhelm Plastic GmbH Floh-Seligenthal

Im Vorhaben werden die Verfahren, Lasertrennen und –fügen für den Einsatz an Hochleistungskunststoffen qualifiziert. Das Konzept sieht in den einzelnen Teilprojekten eine Fokussierung auf eines der beiden Verfahren vor. Das Konzept sieht vor, sowohl den Einfluss des Kunststoffs als auch Geometrieeinflüsse getrennt voneinander in Grundlagenexperimenten zu bestimmen. Die Korrelation der Ergebnisse der Charakterisierung ermöglicht die Ermittlung der signifikanten Einflussfaktoren. Im nächsten Schritt wird dann, basierend auf den bisher erzielten Erkenntnissen, die Einflüsse von Werkstoff und Geometrie kombiniert betrachtet. Das Konsortium besteht aus vier Partnern der KTS Kunststoff Technik Schmölln GmbH, der Wilhelm Plastic GmbH & Co. KG, der Fachhochschule Schmalkalden und dem ifw - Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH. Neben den zwei Forschungseinrichtungen sind die tragenden Säulen die Industrieunternehmen, die alle dem Bereich Kunststoffverarbeitung zu zuordnen sind.

Partner: GFE e.V. Schmalkalden, TU Ilmenau (FG Qualitätssicherung), Samag GmbH Saalfeld, 4H–Jena Engineering GmbH

Der Ansatzpunkt zur In-Prozess-Qualitätssicherung im Maschinenraum von Bearbeitungszentren bildet die Integration eines optischen Messkopfs in eine CNC-Bearbeitungsmaschine. Auf diese Weise soll eine zeiteffiziente metrische Prüfung der bearbeiteten Teile ohne den Einsatz externer Messgeräte erfolgen und ein geschlossener Qualitätsregelkreis gebildet werden.