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Additive Fertigung

Kunststoffkomponenten für Elektromobilität additiv fertigen

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Ein Forschungsthema am PEM auf dem Gebiet der additiven Fertigungsverfahren ist das Rapid Tooling. Dabei werden die Entwicklung, die Herstellung und der Einsatz von Werkzeugen aus Kunststoff mittels additiver Fertigungsverfahren beleuchtet (Bild 3). Als erste Prozesse für die Untersuchung der Werkzeuge dienen das Thermoformen und das PUR-RIM Verfahren. Ausgewählte Komponenten eines Elektrofahrzeugs des Industriepartners Streetscooter, dazu zählen beispielsweise Einschubfächer für die Mittelkonsole oder die Heckpartie, werden als Referenzbauteile herangezogen. Um die mechanischen und thermischen Eigenschaften – und somit die Standzeit der Arbeitsgeräte – zu verbessern, können die Werkzeuge zusätzlich beschichtet werden. Es werden verschiedene Photopolymere, die für das Polyjet-Verfahren geeignet sind sowie unterschiedliche Beschichtungsverfahren und Beschichtungsmaterialien betrachtet.

Fokus des PEM liegt auf Prototypenbau, Vor- und Kleinserie

Zusätzlich wird der Einfluss komplexer Temperierkanäle, die mit dem Polyjet-Verfahren in das Werkzeug eingearbeitet werden können, analysiert. Ein herkömmliches Aluminiumwerkzeug dient als Benchmark für das additiv gefertigte Kunststoffwerkzeug. Dadurch lassen sich das Kunststoff- und das Aluminiumwerkzeug hinsichtlich folgender Kriterien miteinander vergleichen:

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  • Herstellkosten,
  • Herstelldauer,
  • Werkzeugstandzeit,
  • Prozessführung (am Beispiel des Thermoformprozesses: Aufheizen, Abkühlen, Umformgeschwindigkeit),
  • Bauteilqualität (Genauigkeit, Oberflächenbeschaffenheit).

Industrielle Zusammenarbeit für die Deutsche Post

Streetscooter ist ein enger Industrie- und Forschungspartner des PEM. Unter dem Namen Streetscooter entwickelt ein Netzwerk aus Unternehmen und Forschungsinstituten ein innovatives Elektrofahrzeug auf Basis einer offenen Technologieplattform. Ein Beispiel für das Geschäftsmodell von Street-scooter ist die Entwicklung eines auf die Anforderungen der Deutschen Post zugeschnittenen Elektrofahrzeugs. Beispielsweise befindet sich die Ladefläche auf einer rückenfreundlichen Höhe und der Laderaum besitzt keine störenden Radkästen. Seit Mitte 2013 wird das Zustellfahrzeug in Kleinserie produziert. Die ersten 50 Fahrzeuge wurden Ende 2013 ausgeliefert, um im Einsatz auf Herz und Nieren getestet zu werden. Aktuell weitet Streetscooter seine Produktionskapazitäten auf fünf und künftig zwölf Elektrofahrzeuge pro Tag aus. Der PEM der RWTH Aachen arbeitet eng mit Streetscooter zusammen und hat so Zugang zu vielfältigen Daten der wesentlichen Komponenten eines Elektrofahrzeugs. Diese enge Kooperation ist in der weltweiten Forschungslandschaft einmalig und bildet ein Alleinstellungsmerkmal des PEM der RWTH Aachen.

Die Forschungsaktivitäten des PEM werden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im Rahmen des Projekts „Forschungslabor Anlauffabrik“ gefördert.

Ergänzendes zum Thema
Zum Lehrstuhl
Der PEM in Kürze:

Der „Chair of Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen steht für zukunftsweisende Forschung und Innovation im Themenfeld Elektromobilität. In fünf Forschungsbereichen werden die Produktionsprozesse des Elektrofahrzeugs und dessen Komponenten weiterentwickelt. Anwendungsorientierte Forschungsprojekte werden dabei durch zahlreiche Industriekooperationen ergänzt. Die Themenfelder des PEM sind:

  • Elektromobile Produktionstechnik,
  • Batterieproduktion,
  • elektrischer Antriebsstrang,
  • Montage,
  • Karosseriebau ,
  • Kunststoffkomponenten,
  • Fügetechnologie,
  • additive Fertigungsverfahren,
  • integrierte Produkt- und Prozessentwicklung,
  • Qualität in der Elektromobilproduktion,
  • Prototypenbau und -test.

Um mehr zu möglichen Anwendungsfeldern der additiven Fertigungsverfahren in Ihrem Unternehmen zu erfahren, können Sie sich an der Studie „Additive-Manufacturing-Technologien“, die vom PEM der RWTH Aachen ab März 2015 durchgeführt wird, beteiligen. Für weitere Informationen senden Sie bitte eine Mail an 3D-Drucken@pem.rwth-aachen.de.

* Dipl.-Ing. Johannes Triebs ist Gruppenleiter am Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH Aachen; Prof. Dr.-Ing. Achim Kampker ist Leiter des Lehrstuhls PEM; weitere Informationen: Johannes Triebs, PEM, 52074 Aachen, Tel. (02 41) 8 02 81 01, J.Triebs@pem.rwth-aachen.de

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