Bauteile in sicherheitskritischen Bereichen können mit integrierter Elektronik Wartungs- und Instandhaltungsprozesse optimieren und sich adaptiv neuen Randbedingungen anpassen.

Sensorik in additiv gefertigten Bauteilen

Neue Bauteilklassen durch Kombination von Elektrotechnik und 3D-Druck-Technologien  

Die Vereinigung von 3D-Druck-Technologien und Industrie 4.0-Lösungen verspricht die Fertigung neuartiger Bauteilklassen mit hoher Funktionalität und Effizienz.

 

Herausforderung

Wie können elektromechanische Komponenten form-, stoff- und kraftschlüssig während der Bauteilentstehung eingepasst und sicherheitskritische Bauteileigenschaften gewährleistet werden? Wie muss der Fertigungsprozess gestaltet werden, dass eine Integration der Komponenten schon während der Bauteilentstehung erfolgen kann?

Zielstellung

Entwicklung von Verfahren zur Einbettung von Sensorik / Aktorik in additive Bauteile. Exemplarische Umsetzung anhand einer wirtschaftlich relevanten Anwendung:

Es wird eine Düse zur Mischung von Fluiden (z. B. Luft und Kraftstoff) entwickelt, welche die Fähigkeit besitzt, den eigenen Bauteilzustand zu erfassen und sich aktiv auf neue Randbedingungen anzupassen.

Lösung

Umfangreiche Erweiterung des prozesstechnischen Knowhows:

  • Alleinstellungsmerkmal im Bereich Prozesskombination
  • Aufnahme von Messdaten in anspruchsvollen Umgebungen
    zur Überwachung von Prozessabläufen und Steuerung der Bauteilfunktionen zur Prozessoptimierung
  • Vorlaufforschung für die digitale Fabrik und Smart Maintenance

Technologie

Es kommen zwei additive Technologien zum Einsatz: das Selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) zur Fertigung des Grundkörpers und das Laser-Pulver-Auftragschweißen (LPA) zum Einbetten elektronischer Komponenten. Weiterhin kommen zerstörende und zerstörungsfreie Prüfmethoden wie CT-Analyse, Eigenspannungsmessungen sowie metallographische Untersuchungen mittels Lichtmikroskopie zum Einsatz.

Kundennutzen

  • Adressierung neuer Märkte durch Realisierung von effizienteren und intelligenteren Bauteilen mit völlig neuen Funktionen
  • Steigerung von Effizienz und Genauigkeit durch funktionale Integration von Sensor- und Aktortechnik
  • Optimierung von Instandhaltungsprozessen durch bedarfsgesteuerten Austausch sicherheitskritischer Komponenten