Forschung Auto Add – Additive Fertigung in der Automobilproduktion

Drei Jahre wurde an dem Forschungsprojekt Auto Add gearbeitete, dabei waren unter anderen BMW, Daimler, Trumpf, das KIT und das Fraunhofer ILT. Das Ergebnis: Additive Großserienfertigung ist möglich.

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Fraunhofer-Institut für Lasertechnik

Das vom Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt Auto Add hatte zum Ziel, innerhalb von drei Jahren den Einsatz der Additiven Fertigung in der Automobilindustrie zu erleichtern. Konkret ging es um eine Integration des selektiven Laserschmelzens (SLM; Laser Powder Bed Fusion, LPBF) in die automobile Serienfertigungsumgebung, um die Stückkosten zu senken.

Für die realistischen Anforderungen an die additiven Prozesse waren BMW und Daimler zuständig, mit deren Hilfe Trumpf und das Fraunhofer ILT verschiedene LPBF-Anlagen- und Endbearbeitungskonzepte entwickelten. Dabei entstanden potenziell serientaugliche Optikkonzepte sowie eine modulare Anlagenarchitektur, die beispielsweise den Einsatz mehrerer Strahlquellen und ein Wechselzylinderprinzip ermöglicht. Zudem entwickelte das Projektteam automatisierbare Endbearbeitungskonzepte zur Nachbearbeitung der Bauteile und zum Entfernen von Stützstrukturen. Aber auch skalierbar produzierte Werkstoffe von GKN wurden analysiert.

Automatisierung

Additive Fertigung – Work in Progress

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bewertete die Fabrikkonzepte: In einem Simulationsmodell bildeten die Ingenieure des WBK Instituts für Produktionstechnik eine exemplarische, konventionelle Prozesskette ab, an der sie verschiedene mögliche LPBF-Anlagenkonzepte ausgestalten konnten. Durch Methoden wie Kosten- oder Benchmark-Analysen konnten sie die neuen Ansätze unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten mit bisherigen Ansätzen vergleichen.

Additive Großserienfertigung möglich

Das Ergebnis stimmt positiv: Nutzt man modulare Wechselzylindern und nass-chemische Tauchbädern zum batchweisen Entfernen der Stützstrukturen, können die Gesamtprozesskette automatisiert und Nebenzeiten eingespart werden. Dadurch lässt sich die Gesamtwirtschaftlichkeit steigern. Das Auto-Add-Projektteam hat darüber hinaus allgemeingültige Kennzahlen zur Bewertung von LPBF-Fertigungsanlagen entwickelt und diese für die gängigsten Anlagenhersteller im Rahmen eines groß angelegten Benchmarkings ermittelt. Es lassen sich, abgeleitet aus standardisierten Benchmarkjobs mit verschiedenen Prüfkörpern, übertragbare Kennzahlen berechnen, mit denen Anwender künftig das für ihre Zwecke wirtschaftlichste System finden können. Darüber hinaus gelang ein grundlegender Schritt: Einer der wichtigsten Punkte auf dem Weg zum Serieneinsatz der Additiven Fertigung, die Reproduzierbarkeit der mechanischen Eigenschaften, konnte im Rahmen des Projektes an mehreren Standard-Anlagen nachgewiesen und bewertet werden. Die Integration einer wirtschaftlichen additiven Prozesskette in die automobile Großserienfertigung gilt nach Projektende als möglich.

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