Bei der additiven Fertigung komplexer Metallbauteile sollen Dauer und Kosten um 50 Prozent sinken – das ist das Ziel des Projekts IDEA. Die Additive Fertigung, auch als 3D-Druck bekannt, bietet viele Vorteile. Nahezu beliebige Geometrien und selbst komplexe Strukturen lassen sich ohne wesentlichen Mehraufwand herstellen. Es entstehen etwa anspruchsvolle Metallbauteile wie Turbinenschaufeln, Getriebe- oder Motorenteile. Gleichzeitig wird die Massenfertigung individualisierter Produkte möglich.

Derzeit laufen die einzelnen Arbeitsschritte in der Prozesskette für den Pulver- und Metallbasierten 3D-Druck häufig noch isoliert ab. Ziel von IDEA ist es, mit 14 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft die weitere Industrialisierung und Automatisierung der Additiven Fertigung voranzutreiben.

Anspruchsvolles Fertigungsverfahren

Beim industriellen 3D-Druck wird schichtweise Metallpulver mittels Laserstrahlung aufgeschmolzen. So entstehen aus bis zu 8.000 Schichten komplexe Metallbauteile, die ansonsten aufwändig durch konventionelle Metallbearbeitung wie Drehen, Fräsen oder Schweißen hergestellt werden müssten. Die komplette Prozesskette reicht vom Erstellen der Modelle am Computer über die Pulverauswahl, den 3D-Druckprozess, die Qualitätskontrolle, eine Wärmebehandlung und die Nachbearbeitung.

Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft

Zu den Partnern des Projekts IDEA zählen die Hard- bzw. Software-Ausrüster ALLMATIC, BCT, Jenoptik, ModuleWorks und Siemens Digital Industries, die führenden Lösungsanbieter für den industriellen 3D-Druck EOS und TRUMPF und die 3D Druck-Anwender Liebherr-Aerospace, MBFZ toolcraft GmbH, MTU Aero Engines und Siemens Gas and Power. Wissenschaftliche Unterstützung erhält das Projekt von den Fraunhofer Instituten für Lasertechnik ILT und für Produktionstechnologie IPT und der RWTH Aachen mit dem Lehrstuhl Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt am Werkzeugmaschinenlabor WZL und dem Lehrstuhl für Digital Additive Production DAP.

Vollintegrierte, automatisierte Produktionslinie

Das übergeordnete Ziel von IDEA ist die weitere Industrialisierung der Additiven Fertigung für die deutsche Industrie. Dies zu beschleunigen, kann am besten mit einem industrieübergreifenden Teamansatz gelöst werden. Großes Potenzial besteht vor allem bei der effizienteren Kopplung von Hardware und Software. Mit digitalen Zwillingen der zu fertigenden Produkte, des Fertigungsverfahrens und der gesamten Produktionslinie soll eine durch bisher noch händische Eingriffe geprägte Produktion zu einer hocheffizienten Fertigungslinie werden. Die Produktivitätsvorteile sollen insbesondere durch die Nutzung durchgängiger Datenformate, durch Prozesssimulation, durch die Nutzung eines modernen Produktionsleitsystems und durch die durchgängige Erfassung von Fertigungsdaten erreicht werden.

Nach einer Entwicklungs- und Implementationsphase ist in der zweiten Hälfte des Projektes die Validierung vorgesehen, wobei die Zielerreichung anhand der Fertigung von Demonstrator-Bauteilen in zwei Pilotlinien gemessen wird. Die Vorbilder industrieller Fertigungslinien werden im Siemens-Gasturbinenwerk in Berlin und der MBFZ toolcraft GmbH in Georgensgmünd entstehen. Dabei werden sowohl die Anforderungen mittelständischer Betriebe als auch der Großindustrie berücksichtigt, und in den Additiven Fertigungslinien implementiert.

Fördersumme von knapp 14 Millionen Euro

Das Projekt ist Teil der Förderinitiative „Linienintegration additiver Fertigungsverfahren (LAF)“ die das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Photonik Forschung Deutschland ins Leben gerufen hat. Die Fördersumme beträgt knapp 14 Millionen Euro. Die Laufzeit ist über drei Jahre geplant.