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Die denken additiv

Interessante Innovationen für die additive Fertigung

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Fraunhofer-Institut für Lasertechnik
CAPTRON Electronic GmbH
JESSBERGER GmbH
CMS Automatisme

2.: Poröse Strukturen additiv nach Maß fertigen

Permeabilität in Metallbauteilen wird bisher meist über separat gefertigte Metallschäume, Gewebe oder gesinterte Filter erreicht, die anschließend auch noch gefügt werden müssen. Das kostet Zeit, schränkt die Designfreiheit ein und erhöht an jeder Fügestelle den thermischen und elektrischen Widerstand. Am Fraunhofer ILT nutzen die Experten dafür aber den additiven Fertigungsprozess Laser Powder Bed Fusion (PBF-LB/M), um kontrollierte Porosität gezielt einzustellen, statt sie zu vermeiden. Dichte und permeable Zonen entstünden so in einem einzigen, monolithischen Bauteil! Und zwar mit scharfen oder graduellen Übergängen – ganz ohne Nachbearbeitungsaufwand. Die Porosität lässt sich demnach gezielt an die spätere Funktion des Teils zuschneiden. Im Rahmen des Projekts „LPBFCells“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert wird, fertigt man am ILT so die poröse Transportschicht (PTL) einer Elektrolysezelle in einem einzigen Bauteil, statt aus gestapelten Sinterschichten. Daraus resultierten niedrigere Kontaktwiderstände, eine integrierte Flow-Field- und Stützstruktur und eine deutlich schnellere Iteration neuer Zellgeometrien. Als Demonstrator ist auf der Formnext dazu eine Elektrolysezelle mit graduierter PTL aus reinem Titan zu sehen.

3.: Bauteile können von sich selbst erzählen

Bei der additiven Fertigung entsteht bekanntlich Schicht für Schicht werkzeuglos ein Bauteil, wodurch auch Bereiche zugänglich werden, die bei einem fertigen Bauteil nicht erreichbar sind. Das nutzt die ILT-Gruppe des Bereichs Dünnschichtverfahren. Die Experten bringen nämlich Sensoren direkt in LPBF-Bauteile ein – etwa gedruckte Dehnungsmessstreifen. Die Sensorlagen entstehen per Inkjet, Aerosol-Jet oder Tampondruck, wie man erfährt. Sie ließen sich während oder nach dem Aufbau aufbringen und passgenau platzieren. Die so gefertigten smarten Bauteile liefern beispielsweise Echtzeitdaten zu Last, Verformung oder beginnender Rissbildung. Auf der Formnext zeigt das Institut dazu einen funktionalen Demonstrator, bei dem es sich um einen Schraubenschlüssel mit integriertem, In-situ gedrucktem Dehnungsmessstreifen handelt. Unter Last liefere der eingebettete Sensor in Echtzeit Daten zu Verformung und Spannungsverteilung. Er ist dabei geschützt vor mechanischem Abrieb und thermischer Belastung. Das bringe der Zustandsüberwachung und der vorausschauenden Wartung neue Möglichkeiten, um etwa mehr Betriebssicherheit für kritische Anwendungen zu erreichen. Und das bei gleichzeitig geringerer Systemkomplexität, weil externe Verkabelung und Messstellen nicht nötig sind.

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