Mehrzieloptimierte und durchgängig automatisierte Bauteilentwicklung für additive Fertigungsverfahren im Produktentstehungsprozess

Fördergeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger: Karlsruhe (PTKA)

Themenfeld: "Additive Fertigung – Individualisierte Produkte, komplexe Massenprodukte, innovative Materialien (ProMat_3D)"

Laufzeit: 01/2017 - 12/2019

Am C.I.K. ist u.a. aus diesem Projekt die folgende Dissertation entstanden: „Methodik zur prozessbasierten Technologieintegration der Additiven Fertigung in Unternehmen“ von Johannes Rohde, 11.10.2019.

Aufgrund hoher konstruktiver Freiheiten erlangen additive Fertigungsverfahren ein zunehmend wachsendes Interesse in der Industrie und der Forschung. So bescheinigt der VDI der Technologie beispielsweise eine herausragende Bedeutung für den Wirtschaftsstandort Deutschland: additive Fertigungsverfahren fördern die Umsetzung der Industrie 4.0-Strategie, sichern Arbeitsplätze, verkürzen Transportwege und bieten Möglichkeiten für neue Geschäftsmodelle. Gleichzeitig ist die industrielle Anwendbarkeit additiver Fertigungsverfahren aufgrund verschiedener limitierender Faktoren bisher begrenzt. Zur industriellen Anwendung fehlen Erkenntnisse in der strategischen Produktplanung, Software zur AM-gerechten Konstruktion sowie Werkzeuge zur interdisziplinären Zusammenarbeit in der Produktentstehung, die eine ganzheitliche Sichtweise von der Idee bis zum Produkt sowie die gesamte Prozesskette berücksichtigen.

Diese Problematiken aufgreifend besteht das Ziel des Projekts „OptiAMix“ in der mehrzieloptimierten und durchgängigen, automatisierten Bauteilentwicklung für additive Fertigungsverfahren im gesamten Produktentstehungsprozess. Um eine Mehrzieloptimierung hinsichtlich divergierender Faktoren, wie geringe Kosten oder einer belastungsgerechten Gestaltung durchführen zu können, wird ein neues Softwarewerkzeug zur fertigungsgerechten, nachbearbeitungsgerechten, belastungsgerechten sowie kostengerechten Gestaltung von Bauteilen entwickelt und mit bekannten Softwarewerkzeugen kombiniert. So kann die steigende Produktkomplexität beherrscht und ein hohes Maß an Datensicherheit gewährleistet werden. Gleichzeitig werden Methoden entwickelt und konsolidiert, mit denen die relevanten Informationen generiert und genutzt werden können; zu diesen zählen beispielsweise die Potenzialabschätzung additiver Fertigungsverfahren, Konstruktionsrichtlinien sowie Prozess- und Werkstoffkennwerte, die zur anforderungsgerechten, automatisierten Konstruktion gebraucht werden und somit die Konstruktionszeit erheblich verkürzen.

Methoden:

• Strategisch-technische Bauteilauswahl
• Integration der additiven Fertigung in den Produktentstehungsprozess

Software-Tools:

• Software-Tool zur automatisierten mehrzieloptimierten Bauteilgestaltung
• Software-Tool zur Unterstützung der interdisziplinären Zusammenarbeit

Bereitstellung:

• Transfer der Methoden und der Werkzeuge in die industrielle Praxis
• Etablierung der Fertigungsverfahren in den Unternehmen

• Entwicklung eines Werkzeugs zur Auswahl geeigneter Bauteilkandidaten
• Entwicklung einer Methode zur Bauteilmarkierung
• Entwicklung eines durchgängigen Werkzeugs zur Unterstützung der Zusammenarbeit der Unternehmensbereiche

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.