FA­MOUS – Func­tio­nal Ad­di­ti­ve Ma­nu­fac­tu­ring of Un­pre­ce­den­ted Struc­tu­res

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung gefördert.
Laufzeit: 01.05.2021-31.12.2022
www.efre.hessen.de

Ziel des Projektes ist es, regionalen mittelständischen und kleinen Unternehmen Fortschritt durch additive Fertigungsverfahren metallischer Werkstoffe und einen Zugang zur aktuellen Forschungs- und Entwicklungsarbeit durch entsprechende Workshops zu ermöglichen, um langfristig den Wirtschaftsstandort Nordhessen zu stärken.

EUROPÄISCHE UNION: Investition in Ihre Zukunft - Europäischer Fonds für regionale Entwicklung

Im Laufe der zurückliegenden Jahre hat sich das Gebiet der additiven Fertigung (AM) sehr schnell entwickelt. Heute besteht die Möglichkeit neben polymeren Werkstoffen auch keramische und metallische Materialien zu verarbeiten. Der Gedanke dahinter, dass jederzeit an jedem Ort die benötigten polymeren/keramischen/metallischen Komponenten verarbeitet werden können, macht dieses Verfahren attraktiv für die Forschung und nahezu alle Bereiche der Industrie.

An­mel­dung zur Fort­bil­dungs­rei­he "Me­tall-3D-Druck"

Die additiven Fertigungsverfahren und die aktuell dazu geltenden Regelwerke sollen im Rahmen von Workshops in ihrer gesamten Breite gemeinsam betrachtet werden. Damit soll eine möglichst große Interessentengruppe aus allen relevanten Branchen/Bereichen angesprochen werden. Dabei stehen gerade die Mittelstandunternehmen als zukünftige Anwendergruppe im Fokus, da diese am Markt stets schnell und flexibel agieren müssen und wenig Platz für eine eigene Forschung haben. Die wichtigsten Verfahren stehen an verschieden Instituten der Universität Kassel für Demonstrationen und Anwendungen zur Verfügung, wobei auch der s.g. 4D-Druck betrachtet wird.

Im Rahmen dieses Projekts bieten wir Unternehmen kostenlose Workshops (jeweils 9-16 Uhr) im Bereich der additiven Fertigung an, welche mit einem IHK-Zertifikat abgeschlossen werden können:

In diesem Workshop werden die grundlegenden Prinzipien der CAD-basierten Konstruktion von additiv gefertigten Bauteilen thematisiert. Der Fokus wird auf der Platzierung und Orientierung der Bauteile innerhalb des Prozessraumes mit Blick auf eine spätere Funktionalisierung liegen. Es soll ein grundlegendes Verständnis für die Einflüsse der Bauteilorientierung auf die topologischen und mechanischen Materialeigenschaften vermittelt werden. Je nach Bauteilgeometrie und –orientierung werden die betrachteten Materialeigenschaften maßgeblich beeinflusst. Dabei ist immer explizit darauf hinzuweisen, dass die erstellten CAD Dateien für die Weiterverarbeitung mittels einer dafür optimierten Software im jeweiligen additiven Fertigungsprozess in einem geeigneten Format bereitgestellt werden müssen. Dabei wird mit Hilfe des technischen Personals die Überführung der CAD- Daten hin zu den Maschinendaten und die optimierte Ausnutzung des Bauraumes praktisch gezeigt. Auch sollen die verschiedenen Maschinenparameter erläutert werden.

Hier sollen konkrete Fertigungsprogramme umgesetzt werden. Durch gezielte lokale Beeinflussung der Fertigungsparameter können die wesentlichen Einflussgrößen auf die finale Bauteilgeometrie und die resultierenden Werkstoffeigenschaft verändert und studiert werden. Gerade in diesem Workshop wird der Fokus auf der Vermittlung eines grundlegenden Verständnisses zu den die Materialeigenschaften beeinflussenden Prozessparameter gelegt. Neben den physikalischen Zusammenhängen zwischen den Prozessparametern und letztlich den (thermo-) mechanischen und funktionalen Materialeigenschaften, soll hier ebenso grundlegendes Wissen über die Erstarrungsvorgänge vermittelt werden.

Dieser Workshop hat das Ziel die Analyse- und Prüfmethoden näher zu erläutern, welche für additiv gefertigte Bauteile eingesetzt werden können. Hierüber sollen die betreffenden Unternehmen in die Lage versetzt werden, eine zukunftsweisende und dabei gleichzeitig rechtssichere Bauteilproduktion gewährleisten können. Der Workshop soll dabei die Teilnehmer befähigen, geeignete Analysemethoden zielgerichtet auszuwählen und deren Analyseergebnisse sicher und eindeutig interpretieren zu können. Dabei werden von der optischen Sichtkontrolle additiv gefertigter Bauteile bis hin zur röntgenographischen Eigenspannungsmessungen die wichtigsten Analyse- und Prüfmethoden vorgestellt und diskutiert. Regelwerke teilen je nach Anforderung die Messaufgaben in Prüfkategorien ein, und legen die Erfordernis zur Durchführung (oder Nicht-Durchführung) hinsichtlich aller gängigen mechanischen Untersuchungen sowie der Kontrolle von Form- und Lagetoleranzen sowie relativen Dichten fest. Zudem wird auf die bestehenden Normen für die zu verwendenden Prüfmethoden (u.a. für Rohwerkstoffe, Oberflächenanforderungen, geometrische und mechanische Anforderungen) eingegangen, wodurch ein geeigneter Rahmen für die sichere und zuverlässige Prüfung additiv gefertigter Bauteile in den teilnehmenden Unternehmen geschaffen wird. Ein wichtiger Teil des Workshops ist ein Praktikum, in dem durch das technische Personal betreute Bauteilprüfungen ausgeführt werden. Gleichwohl werden die geltenden Prüfkategorien sowie die durch die Unternehmen bzw. beteiligten Personen zu erfüllenden Anforderungen als „Leitfaden für die Kommunikation zwischen Kunde und Bauteileanbieter“ [EN ISO 17296-3:2016] umfassend behandelt, wonach die Berücksichtigung einzelner Anforderungen wiederum eine Abstimmung zwischen Hersteller und Kunden zulässt. In diesem Workshop werden abschließend AM-spezifische Bauteil- und Prozessprüfungen (Verarbeitbarkeit der Rohstoffe und Prozessüberwachung) vorgestellt, bewertet und im Sinne einer sicheren und effizienten Anwendung diskutiert.

Die Kernfrage zu diesem Workshop lautet „Additive Fertigung – Kostenfalle oder Kosteneffizienz?“ Wie schon im Kapitel 2.2 erwähnt, stellen Investitionskosten oft die größte Hürde bei der Anschaffung von Anlagen in den Unternehmen dar. Zudem sind Wartungsaufwand und Rüstkosten eine noch schwer kalkulierbare Position. Hier kann durch das technische Personal, anhand der vorhandenen Anlagen, eine hinsichtlich Zeit und Kosten optimierte Arbeitsvorbereitung in der Fertigung gezeigt werden. In diesem Zusammenhang kann auch in den Räumlichkeiten vor Ort die effektive und einfache Umsetzung der Arbeitssicherheit dargestellt werden, da dieses Thema auch oft als aufwendige Hemmschwelle genannt wird. Auch der teilweise noch hohe Prüfaufwand erzeugt Produktionskosten, die ein entsprechendes Produkt am Ende teurer werden lassen können.  In diesem Workshop soll ein Überblick auf die, aus den geltenden Regelwerken vorgegebenen und technisch nötigen Bauteilprüfungen geben. Auch kann eine Fertigung von verschiedenen Kleinserien mit den wegfallenden Werkzeugrüstkosten schon eine Steigerung der Effizienz bringen. Reverse Engineering und die Vakanz von Ersatzteilen eröffnen ein komplett neues Anwendungsfeld, auf das die additive Fertigung perfekt zugeschnitten ist, was eine Kosteneffizienz hinsichtlich reduzierter Lager-und Transportkosten bringt. Ebenfalls behandelt werden soll die gezielte Funktionalisierung ermöglicht zudem ein Alleinstellungsmerkmal vieler Produkte, und somit einen positiven Marketingeffekt.

In diesem Workshop wird ein grundlegendes Verständnis für die gezielte, ortsaufgelöste, mikrostrukturelle und geometrische Beeinflussung 3D-gedruckter Bauteile vermittelt. Die Workshop-Teilnehmer sollen hinsichtlich der Möglichkeiten zur mikrostrukturellen, chemischen und geometrischen Gradierung sowie lokalen Funktionalisierung umfassend informiert werden. Ziel ist es, ein grundlegendes Verständnis für die aktuell gültigen Möglichkeiten sowie Auflösungsgrenzen hinsichtlich der Gradierung und Funktionalisierung in der additiven Fertigung zu vermitteln. Hierüber werden sich die teilnehmenden Unternehmen ein weltweit nahezu einmaliges, fortgeschrittenes Wissen aneignen und somit als Vorteil bei der praxisgetriebenen Entwicklung funktionalisierter Bauteile nutzen können.

Innerhalb der gesamten Projektlaufzeit sollen Netzwerktreffen (jeweils 16-18 Uhr) stattfinden. Verteilt auf eine Frühjahrs- und Herbstsitzung können interessierte Vertreter der regionalen Unternehmen sowie der regionalen Verbände im Anschluss an einen Fachvortrag vertiefende Fachgespräche mit den Experten führen.

Termine:
22.09.2021
12.04.2022
29.11.2022

An­sprech­part­ner

Dr.-Ing. Alexander Liehr
Institut für Werkstofftechnik
Sophie-Henschel-Haus
Mönchebergstr. 3
34125 Kassel
Tel.: +49 561 804-3645
E-Mail: liehr[at]uni-kassel[dot]de