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Additive Bauteilfertigung

Bauteile müssen zunehmend intelligenter werden. Die Integration elektronischer Aktoren und Sensoren, welche Funktionen und Betriebszustände steuern und messen, ist dabei ein entscheidender Ansatz. Durch elektromechanische Komponenten können Bauteile effizienter werden – sowohl im Einsatz als auch bei der Wartung. Über ein genaues Zustands-Monitoring werden Wartungsarbeiten bedarfsgerechter geplant und durchgeführt. Smarte Bauteile sind im digitalen Wandel der Wertschöpfung ein vieldiskutiertes Thema mit vielen theoretischen Geschäftsmodellen. Lösungen für die fertigungstechnische Realisierung sind jedoch noch am Anfang.
Additive Verfahren wie das Selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) und das Laser-Pulver-Auftragsschweißen (LPA) bieten das Potential, die Sensor- und Aktortechnik wirkstellennah und funktional in Bauteile zu integrieren. Das ist ein entscheidender Vorteil gegenüber heutigen Lösungen, in denen elektromechanische Komponenten nachträglich am Bauteil platziert werden oder intelligente Systeme nur durch das Fügen unzähliger Einzelkomponenten realisiert werden können.

Mit dem geplanten Vorhaben werden Lösungen für die Einbettung von Sensorik in additive Bauteile entwickelt. Die additiven Verfahren werden dafür unter Berücksichtigung von prozess- und materialwissenschaftlichen Aspekten angepasst.

Zu Beginn des Projektes werden sensor- und verfahrensspezifischen Anforderungen an Einbettung und Funktion spezifiziert. Darauf folgt die Konzeptionierung der notwendigen Sensor-/ Aktorkapselung (Temperaturen im Schmelzbad > 1000°C). Anschließend folgt die Prozessentwicklung und Adaption der metallischen additiven Verfahren SLM und LPA für die kraft-, form- und stoffschlüssige Integration der elektromechanischen Elemente. Beide Prozesse werden dabei kombiniert, um die Integration während des Herstellungsprozesses (3D-Druckes) zu realisieren. Zum Ende des Projektes erfolgt die Validierung der erarbeiteten Prozesskette anhand einer marktrelevanten Demonstrator-Anwendungen, um direkte Anknüpfungspunkte für die bilaterale wirtschaftliche Nachverwertung zu bieten. Als Demonstratoren bieten sich sicherheitskritischen Strukturbauteile aus der Luft- und Raumfahrt an sowie hochbelastete Funktionselemente der Energietechnik (z.B. Gasturbine).