Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert die Universität Paderborn (DMRC), das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und sechs Industrieunternehmen mit 2,5 Mio. Euro. Das Gesamtbudget des Projekts beläuft sich unter der Konsortialführung der Siemens AG auf 4,5 Mio. Euro. Auf Seiten der Universität Paderborn beteiligen sich der Lehrstuhl für Konstruktions- und Antriebstechnik (KAt) von Herrn Prof. Dr.-Ing. Zimmer sowie das Direct Manufacturing Research Center (DMRC) unter der Leitung von Herrn Dr.-Ing. Adam.
Das Projekt zielt auf die Kombination von additiver Fertigung und etablierter Fertigung in innovativen Prozessketten ab und fokussiert dabei die Steigerung der Produktivität von SLM Prozessketten. Es wird eine ganzheitliche Sichtweise von der Idee bis zum Endprodukt verfolgt, die durch die Entwicklung von zielführenden Methoden, Konzepten und einer innovativen Inline Messtechnik unterstützt wird.
Die additive Fertigung ermöglicht die Herstellung komplexer Bauteilstrukturen, die bislang nicht möglich waren. Es lassen sich beispielsweise bionische Gitterstrukturen in Zahnrädern einbringen, die das Zahnrad leichter und leiser machen. Aufgrund der noch hohen Herstellkosten werden diese Fertigungsverfahren aktuell nur selten in der Serienproduktion angewandt. Hinzukommt, dass die Vorteile, wie der des leisen und leichten Zahnrades, aufgrund fehlender konstruktiver Aspekte nicht voll ausgeschöpft werden können. Ein weiterer Grund zeigt sich in der niedrigeren Produktivität im Vergleich zu etablierten Fertigungsverfahren.
Ziel des Forschungsvorhabens KitkAdd ist es, durch die Kombination der additiven Fertigung mit etablierten Fertigungsverfahren, wie zum Beispiel Zerspanung, Sintern, Spritzgießen, die Herstellkosten zu senken und durch eine Prozessüberwachung mit Ultraschall Sensorik den entstehenden Ausschuss zu senken.
Zunächst werden Demonstratorbauteile der beteiligten Unternehmen analysiert. Dazu gehört das oben beschriebene Zahnrad, eine Turbinenschaufel für Gasturbinen, ein Hydraulikblock für Arbeitsmaschinen sowie Bi-Polarplatten für die Wasserstofftechnologie. Die Analyse dient zur Identifikation von Bauteilbereichen, welche, wie Gitterstrukturen in Zahnräder, eine deutliche Verbesserung der Produkteigenschaften durch die additive Fertigung erreichen. Alle weiteren Bauteilbereiche werden mit einem etablierten Fertigungsverfahren gefertigt. Zur Entwicklung der Bauteile wird eine Konstruktionsmethode erstellt, welche die Angabe von möglichen Fertigungsgenauigkeiten und Konstruktionsrichtlinien für eine geeignete Nach- und Weiterbearbeitung in den kombinierten Prozessketten berücksichtigt. Für die entstehenden kombinierten Prozessketten werden zukünftige Fabrikkonzepte der additiven Fertigung in der Großserie erarbeitet. Die Qualitätssicherung wird durch ein innovatives Ultraschallmessprinzip verbessert, das eine Reduktion von Eigenspannungen im Bauteil während der Fertigung gewährleistet und somit Ausschuss minimiert.
Als Ergebnis liegt eine an die additive Fertigung angepasste Konstruktionsmethode vor, die dem Anwender Konstruktionsrichtlinien und erzielbaren Fertigungsgenauigkeiten vermittelt. Produkte können damit so gestaltet werden, dass ein deutlich höherer Produktnutzen erzielt wird. Für die betrachteten Bauteile werden Fabrikkonzepte vorliegen, die im Vergleich zur reinen additiven Prozesskette günstigere Herstellkosten ermöglichen.
Neben der Siemens AG und den beteiligten Forschungsinstituten bildet sich das Gesamtkonsortium aus den Unternehmen Eisenhuth GmbH & Co. KG, GKN Sinter Metals Engineering GmbH, H&H Gesellschaft für Engineering und Prototypenbau mbH, John Deere GmbH & Co. KG und der Schübel primeparts GmbH. Zudem wird das Konsortium durch einen projektbezogenen Beirat mit den Unternehmen EOS GmbH und der SLM Solutions Group unterstützt.
Link: www.KitkAdd.de
