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Methoden für die Additive Fertigung

Die Arbeitsgruppe Methoden für die Additive Fertigung untersucht die Potentiale der Additiven Fertigung für unterschiedliche Applikationen. Dabei liegt die methodische und strategische Auslegung der Prozesskette für den jeweiligen Anwendungsfall im Fokus, um nachhaltig und reproduzierbar Bauteile auszulegen sowie diese zu Optimieren und schließlich zu Validieren. 

Projekte

  • Restriktionsgerechte Gestaltung gewichtsoptimierter Strukturbauteilen für Selektives Laserstrahlschmelzen- In diesem Projekt wird der Einsatz von inneren Strukturen zur Reduzierung des Bauteilgewichts bei simultaner Einhaltung der mechanischen Anforderungen erforscht.
  • Prozessentwicklung zur Additiven Fertigung von optisch transmittiven Kunststoffkomponenten - trasmissive Systeme, LED und Laserkomponenten, Ausweitung auf Multimaterial für optische Systeme (Metall, Kunststoff, Glas) zur Funktionsintegration
  • Additive Fertigung von reflektiven Optiken und optischen Systemen (Teilprojekt B3 von Tailored Light) - Generieren von individuellen Lichtverteilungen durch die additive Fertigung von komplexen Geometrien. Neben den optischen Eigenschaften der Bauteile werden hierbei Einflussfaktoren auf die Lichtleitung und -formung untersucht.
  • Additive Repair und Multimaterialbauweise  hochwertiger Investitionsgüter - Ersetzen von beschädigten Volumina durch die Ergänzung von bestehenden Bauteilen durch additive Fertigungsverfahren. Im Fokus der Forschung steht dabei die Gelastungsgerechte Gestaltung der Verbindungszone. 
  • Auslegung von gradierten Materialien für Selektives Laserstrahlschmelzen von Strukturbauteilen - Im Rahmen des Projektes wird untersucht, welche Gestaltelemente bei der Additiven Fertigung von gradierten Bauteilen die Qualität des Endproduktes beeinflussen. Neben der Potentialabschätzung ist vor allem die Auslegung, Optimierung und Erprobung Bestandteil der Forschung.
  • Nachhaltigkeit additiver Fertigungsverfahren - Mittels Analyse der gesamten Wertschöpfungskette der additiven Fertigung wird die Technologie auf ökologische und ökonomische Potentiale überprüft.
  • Erprobung additiv gefertigter Strukturbauteile - Zur rechnerunterstützten Bauteilvalidierung werden sowohl statische als auch dynamische Versuche im Prüffeld ausgewertet und mit Simulationsergebnissen abgeglichen. Dadurch wird die Validierung von Simulationsmodellen untersucht, um Entwicklungszeiten und -aufwände zu reduzieren.
  • Visualisierungen und Modellbau in der Produktentstehung - Es wird der Einsatz von unterschiedlichen Technologien, z.B. additiven Fertigungsverfahren, zur Produktdarstellung im Entstehungsprozess untersucht.
  • Ideenfindung und Benchmarking (InnoLab) - In einem Innovations-Labor (InnoLab) werden neuartige Lösungsansätze auf die Machbarkeit und das Marktpotential untersucht. Ein maßgebender Bestandteil ist dabei die Verwendung Additiver Fertigungsverfahren zur Realisierung der erarbeiteten Ansätze.
  • Konzeptentwicklung - In unterschiedlichen Projekten werden innovative Produktkonzepte erforscht und sowie Prototypen und Modelle erarbeitet. Exemplarisch wurden die folgenden Projekte Bearbeitet: Ablagesysteme im Kfz-Kofferraum, neuartige Gepäckraumdeckel oder multifunktionale Netztrennwände zur Ladegutsicherung.
  • Entwicklungs- und Konstruktionsprojekte - Es werden Produktideen bis hin zur Serienreife entwickelt und konstruiert. Durch den Einsatz von additiven Fertigungsverfahren werden dabei besonders hoch individuelle Endprodukte in geringer Stückzahl betrachtet. Ein Beispielprojekt ist die Objektträgersortierung zur Probenvereinzelung.
  • Interdisziplinäre Zusammenarbeit im Bereich Ingenieurwesen und Produktdesign - Durch die eng verzahnte Zusammenarbeit von Ingenieuren und Designern werden integrierte Entwicklungsansätze erforscht und angewandt. Dabei wurden z.B. die folgenden Projekte bearbeitet: Konzepte für Kfz-Schlüssel „Schlüsselreize 2025", innovative Kfz-Umfeldbeleuchtung, Verstellbare Aerodynamikelemente, Modulare Lichtsysteme „Licht Spricht“, 3D-gedruckte RC Autos, Scheinwerferfunktionen "Highlight".

Kompetenzen

  • Muster-/ und Prototypenbau (Additive und konventionelle Fertigung)
  • Gestaltung von Leichtbauteilen für die additive Fertigung
  • Auslegung hybrider Bauteile für die additive Fertigung
  • Additive Herstellung von Aluminiumbauteilen
  • Herstellung optomechatronischer Systeme
  • Mechanische Prüfstandversuche
  • Lebensdauerprüfung von Strukturbauteilen
  • Lebensdauerprüfung optischer Systeme
  • Digitale Messtechnik und Reverse Engineering
  • Innovationsprojekte
  • Integrierte/ interdisziplinäre Produktentwicklung

Additive Fertigung

Eine wesentliche Forschungsausrichtung unserer Arbeitsgruppe ist der Einsatz von Additiven Fertigungsverfahren in der Produktentwicklung und -entstehung. Dabei stehen uns unterschiedliche Technologien für die Verarbeitung von Metallen und Kunststoffen zur Verfügung. Neben dem Muster- und Prototypenbau ist vor Allem die Fertigung von gewichts- und funktionsoptimierten Bauteilen relevanter Bestandteil unserer Forschung. Ziel ist die Auslegung, Optimierung und Validierung von additiv gefertigten Serienprodukten.

  • EOS EOSINT M280 (Selektives Laserstrahlschmelzen)
  • EOS Formagio P110 (Selektives Lasersintern)
  • Sinterit LISA (Selektives Lasersintern)
  • Formlabs Form 2 (Stereolithografie)
  • Objet30 Pro (PolyJet Modeling)
  • 12 x Ultimaker 2+ (Fused Deposition Modeling)
  • Ultimaker 3 (Fused Deposition Modeling)
  • Makerbot Replicator 2 (Fused Deposition Modeling)
  • 2 x HP DesignJet Color (Fused Deposition Modeling)

Zur Aufbereitung, Untersuchung und Bewertung der additiv gefertigten Bauteile sind zerstörende sowie zerstörungsfreie Messgeräte ein wichtiger Bestandteil unserer Ausstattung.

  • Spanende Bearbeitung (Drehen, Fräsen, Polieren)
  • Kugelstrahlen
  • Belichtungskammer zum Nachhärten von photosensitiven Materialien
  • Carl Zeiss COMET L3D (Streifenprojektion)
  • Keyence VHX-900F (Digitales Mikroskop)
  • Statische Belastungsprüfstände
  • Härtemessung
  • Lebensdauerprüfstände
  • Biegeumlaufprüfstand

InnoLab

Im Bereich unserer Arbeitsgruppe besteht ein studentisches "Innovationslabor" (kurz: InnoLab). Studierende der Fakultät für Maschinenbau forschen an aktuellen Herausforderungen und entwickeln innovative Lösungsansätze. Der Schwerpunkt ist die Ideengenerierung mit Hilfe verschiedener Kreativitätstechniken, wie dem Design Thinking, Brainstorming oder der systematischen Analyse. Zu den bearbeiteten Projekten zählen:

  • Autonomes Fahren: Kommunikation zwischen Fahrzeug und Verkehrsteilnehmern
  • Augmented Reality: Einsatz in der Produktentstehung
  • Cyper Physical Systems: Vernetzte Briefkästen mit implementierter Sensorik
  • Industrie 4.0: Vernetzung von 3D-Druckern in einem FabLab