Additive Fertigung für den Mittelstand
Die additive Fertigung (ugs. „3D-Druck“) ist bei der Herstellung von hochkomplexen metallischen Bauteilen, bionisch inspiriertem Leichtbau oder Prototypen nicht mehr wegzudenken.
Für die konventionelle Fertigung hat sich das bestehende System der Qualitätsinfrastruktur (QI) bewährt. Die additive Fertigung vergrößert den gestalterischen Spielraum von möglichen Bauteilgeometrien und Prozessfehlern jedoch erheblich. Hier gerät die QI an ihre Grenzen, sodass die Fertigung und Zulassung sicherheitsrelevanter Bauteile sehr zeit- und kostenintensive Versuche erfordern. Eine moderne digitale QI erlaubt eine effizientere Qualitätssicherung für additiv gefertigte Bauteile. Dies erfordert eine durchgängig digitale Abbildung des physischen Materialflusses.
Herausforderungen
- Herstellungsprozesse liefern Unmengen an Daten (mehrere Terabyte selbst für sehr kleine Bauteile)
- kein durchgängiger Datenfluss
- keine einheitlichen Datenformate
- Kompatibilitätsprobleme
- Aufwendige nachgelagerte Qualitätssicherung
- Fehlendes Prozess-Know-How
- Intransparente Dokumentation
Lösungen
Zur Bewältigung dieser Herausforderungen forschen wir an den folgenden Themen:
- Entwicklung neuer prozess-integrierter Qualitätssicherungsmaßnahmen (Prozess-Monitoring)
- Weiterentwicklung und Bewertung von zerstörungsfreien Prüfverfahren für eine nachgelagerte Qualitätssicherung
- Neue digitale Methoden für die Bewertung von Prozess- und Messdaten
- Datenbanksysteme für Referenzdaten additiv verarbeiteter Werkstoffe
- Erarbeitung von Normen und Standards, Richtlinien für die Zertifizierung und Produktlabels
Mit unserer Arbeit tragen wir dazu bei, konkrete Lösungen für eine qualitätsgesicherte Additive Fertigung zu schaffen und diese besonders auch kleinen und mittelständischen Unternehmen zugänglich zu machen. So herrscht datenbasierte Gewissheit, ein bestimmtes Bauteil stets in wiederholbarer Qualität zu fertigen.
Der nachhaltige Transfer in den Mittelstand
Die Entwicklung einer digitalen QI ermöglicht die objektive Qualitätssicherung in der Additiven Fertigung und macht die Technologie gerade auch für kleine und mittelständische Unternehmen besser nutzbar. Sie wird vollwertig im Rahmen des Qualitätsanspruchs „Made in Germany“ einsetzbar – gerade auch beim Umbruch in Industriezweigen.
Dazu richten wir an der BAM ein offenes Reallabor insbesondere für den Mittelstand ein, in dem die gesamte Prozesskette digital und real abgebildet wird. Hier arbeiten unsere Wissenschaftler*innen gemeinsam mit den Akteuren der deutschen QI und interessierten Unternehmen an grundlegenden und praktischen Lösungen für eine digital-gestützte Qualitätssicherung der Additiven Fertigung.
Das Reallabor "Additive Fertigung für den Mittelstand" ist eingebettet in das Kompetenzzentrum Additive Fertigung AM@BAM der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung.