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Forschung

Spitzenforschung in der Additiven Fertigung

Das Fraunhofer IWM und das Kunststoff-Zentrum SKZ forschen gemeinsam mit Experimenten und Simulationen an einem verbesserten Prozessverständnis des additiven Produktionsverfahrens „Powder Bed Fusion“. Die erzielten Forschungsergebnisse zeigten großen Erfolg bei der internationalen Fachkonferenz auf Schloss Montabaur.

27.06.2022
Simulation Temperatur 3D-Druck

Simulation der Temperaturentwicklung und Porosität im additiven Fertigungsverfahren - Powder-Bed-Fusion (Bild: Fraunhofer IWM)

Preis für Simulationsergebnisse zum „Powder-Bed-Fusion“ Prozess

Das IWM aus Freiburg und das SKZ aus Würzburg sind als Tandempartner Teil des größten deutschen Forschungsnetzwerks MATframe, welches sich mit dem pulverbasierten 3D-Druck (PBF) auseinandersetzt. 27 Universitäten und Institute aus ganz Deutschland forschen gemeinsam an neuen Materialien, Prozesshilfsmitteln und begleitenden Simulationen, um derzeitige Hürden der additiven Fertigung zu überwinden. Die Forschenden untersuchen dabei sowohl metall- als auch kunststoffbasierte Verfahren mit dem Ziel, diese weiter in die industrielle Anwendung zu bringen. Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Schwerpunktprogramm (SPP2122; BI-1859/2-2; BA 1841/32-2) verfügt durch die Vielzahl an beteiligten Laboren über einen umfassenden Pool an Geräten und Analyseverfahren und eröffnet so eine ideale Basis, um Prozesse grundlegend zu verstehen und weitere Innovationen abzuleiten.

Preis für Simulationsergebnisse
Das gemeinsame Ziel der Tandempartner IWM und SKZ besteht darin, den komplexen additiven Fertigungsprozess des PBF für Polymere durch sog. „dimensionslose Kennzahlen“ zu beschreiben (Projekt-ID: 409621284). Am IWM werden dazu numerische Simulationsverfahren entwickelt. Die Forschungsarbeit wird vom SKZ durch PBF-Experimente zur Erweiterung des Prozessverständnisses ergänzt. Dadurch sollen zukünftig beispielsweise optimierte Material- und Prozessdaten frühzeitig identifiziert und aufeinander abgestimmt werden. Bisher sind dazu meist umfangreiche und zeitaufwendige trial-and-error-Versuche notwendig, um bestmögliche und reproduzierbare Prozessparameter für eine Laseranlage einstellen zu können. Im Rahmen einer international besuchten Konferenz auf Schloss Montabaur wurden Ergebnisse aus dem Projekt dem Fachpublikum präsentiert. Der Projektleiter des Fraunhofer IWM, Dr. Claas Bierwisch, konnte mit seinen Erkenntnissen die Jury überzeugen und belegte den 1. Platz im Wettbewerb der wissenschaftlichen Poster dieser Konferenz. Industriefirmen sind im laufenden Prozess auch weiterhin gerne dazu eingeladen Pulver für simulative- und experimentelle Untersuchungen bereitzustellen und somit nicht nur einen wertvollen Beitrag für ein verbessertes Prozessverständnis zu liefern, sondern das eigene Knowhow zu erweitern. Zudem kann an die Ergebnisse in weitergehenden Industriekooperationsprojekten angeknüpft werden.

Fraunhofer IWM
Das Fraunhofer IWM ist Forschungs- und Entwicklungspartner für die Industrie und für öffentliche Auftraggeber im Bereich der Zuverlässigkeit, Sicherheit, Lebensdauer und Funktionalität von Bauteilen und Systemen. Der werkstoffmechanische Ansatz des Fraunhofer IWM zielt darauf ab, Schwachstellen und Fehler in Werkstoffen und Bauteilen zu identifizieren, deren Ursachen aufzuklären und darauf aufbauend Lösungen für die Einsatzsicherung von belasteten Bauteilen, für die Entwicklung funktionaler Materialien und für ressourceneffiziente Fertigungsprozesse anzubieten.

 

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Ansprechpartner:

Moritz Grünewald
Scientist Materialentwicklung und -prüfung
Würzburg
+49 931 4104-352
m.gruenewald@skz.de

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