Steigerung der SLM-Produktqualität und Produktivität durch automatisierte Bauteil-individuelle Prozesssteuerung und -überwachung

Bauteile und daraus entstehende Produkte werden zunehmend komplexer und individueller. Unternehmen müssen den Zeitraum, den ein neues Produkt von der Idee bis zur Auslieferung benötigt, auch zukünftig weiter verkürzen, um erfolgreich am Markt bestehen zu können. Etablierte Fertigungsverfahren kommen hier teilweise an ihre Grenzen.  Die additive Fertigung verspricht erhebliche Zeiteinsparungen und Prozessinnovationen für die Wertschöpfung in produzierenden Unternehmen sowie die Realisierung vollkommen neuer Produkteigenschaften. Produkt-, Prozess- und Werkstoffdaten zu additiven Fertigungsprozessen sowie innovative Materialien und neuartige Produktionsausrüstungen müssen dazu frühzeitig in der Produktentstehung zur Verfügung gestellt werden.
Mit den neuen Entwicklungsergebnissen wird entsprechend der Hightech-Strategie der Bundesregierung die internationale Position Deutschlands nachhaltig gestärkt.
 
Durch innovative Prozessstrategien soll die Bauteilqualität in der Massenfertigung von metallischen Bauteilen mittels additiver Fertigung gesteigert werden. Beim Laserstrahlschmelzen, werden Bauteile Schicht für Schicht aus einem feinen Metallpulver des Grundwerkstoffes durch Aufschmelzen der entsprechenden Querschnitte generiert. Die Komplexität sowohl des Prozesses als auch der teilweise filigranen Bauteile erschweren die Wahl von einheitlichen bauteil- und anforderungsunabhängigen Prozessparametern sowie Kenngrößen für die Prozessüberwachung. Um diese Technologie weiter auf ihrem Weg von der Anwendung im Prototypen- und Kleinserienbereich hin zur Integration in die Massenfertigung zu bringen, werden in indiPro neue Ansätze zur automatisierten Parameterbestimmung entwickelt und umgesetzt.



Übergreifendes Ziel des Projektes ist die Neu- und Weiterentwicklung sowie die Umsetzung von Ansätzen zur automatisierten Bestimmung von optimalen individuellen Prozessparametern und Kenngrößen in der Analyse der Prozessüberwachung. Die Projektziele sind dabei insbesondere:


• Eine Erhöhung der Bauteilqualität, da es derzeit branchenabhängig noch verschiedenste Herausforderungen gibt wie beispielsweise Poren oder raue Oberflächen.
• Die gezielte Steuerung des Prozesses, so dass je nach Anforderung in einem einzelnen Bauteil verschiedene Materialeigenschaften erzeugt werden können.
• Eine deutliche Reduktion von Herstellungskosten insbesondere durch die Vereinfachung und Automatisierung verschiedener Schritte in der Prozesskette.

Die Ansätze zur Lösung der beschriebenen Herausforderungen durch IndiPro basieren auf der Kombination von Methoden zur Auswahl lokaler Anforderungen und der automatischen Analyse lokaler geometrischer Eigenschaften des Bauteils mit innovativen Steuerungs- und Überwachungsalgorithmen.
 
Neben der Veröffentlichung der gewonnenen Erkenntnisse in wissenschaftlichen Arbeiten (PTW, ISEMP) werden die entwickelten Ansätze nach dem Ende des Projektes durch die beteiligten Partner weiter verwertet. Das beinhaltet insbesondere die Erweiterung der eigenen Anlagen und Konzepte (EOS, Plasmo, InfraTec), beziehungsweise die Integration in die eigene Produktion für die Serienfertigung (Bosch, citim, MTU).