Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt „Intelligent-geregelte additive Prozesskette mittels simulativ und experimentell ermittelten Bauteil-, Werkstoff- und Prozessdaten“. Das Gesamtbudget des Projekts beläuft sich unter der Konsortialführung der Robert Bosch GmbH auf 13,3 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. Lindemann.
Bei den additiven Fertigungsverfahren steht das LPBF-Verfahren (Laser Powder Bed Fusion) an der Schwelle zum Einsatz in der industriellen Serienfertigung, da es anknüpfend an den langjährigen Einsatz im Prototypenbau nun bereits im Bereich der Kleinserienfertigung für Motorsportkomponenten sowie für Ersatzteile ein zunehmend etabliertes Verfahren darstellt. Ein weitergehender Einsatz in der Serienproduktion in der Automobilindustrie gewinnt insbesondere im Premiumsegment und bei spezifischen Bauteilen in Derivaten der Baureihen mehr und mehr an Relevanz. Das LBM-Verfahren ist dabei generell nicht als isoliertes Verfahren zu sehen, sondern ist immer Bestandteil einer Prozesskette, die von der Pulverbereitstellung über das Bauteildesign, den eigentlichen LPBF-Prozess bis hin zur Nacharbeit reicht. Wesentliches Hemmnis einer weiteren Verbreitung einer solchen hybrid additiven Prozesskette ist vor allem die fehlende vertikale und horizontale Datenintegration entlang dieser Prozesskette sowie die unzureichende Abstimmung der Gestaltungsparameter aufeinander entlang dieser Prozesskette. Dabei ist die Datenintegration als eine Voraussetzung für eine stabile Produktion zu sehen und ermöglicht weitere Optimierungspotentiale der hybrid additiven Prozesskette, sodass diese den Anforderungen für eine automobile Serienfertigung gerecht wird.
Um eine Serienfertigung hybrid additiver Produkte in der Automobilindustrie umzusetzen, besteht das wesentliche Kernziel des Projekts darin, eine prototypische Linienintegration zu realisieren. In diese Linie wird geeignete In-Line- und In-Process-Messtechnik ein Feedback aus den einzelnen Prozessschritten geben und so in Verbindung mit geeigneten Algorithmen eine Regelung der einzelnen Prozessparameter in der LPBF-Prozesskette ermöglichen. So können beispielsweise Informationen aus dem LPBF-Prozess zur Maßhaltigkeit oder dem Bauteilzustand in der zerspanenden Nacharbeit genutzt werden, um eine optimale und reproduzierbare Funktionserfüllung des finalen Bauteils zu gewährleisten. Die Materialien der Serienproduktion werden gezielt auf die Bedürfnisse der Automobilindustrie und individuell auf den Anwendungsfall abgestimmt sein. Um das robuste und zuverlässige Verarbeiten dieser Pulver gewährleisten zu können, wird eine neuartige Bauraumheizung entwickelt und in die Linie integriert. Die Anlagentechnik wird für die wirtschaftliche Produktion an den relevanten Stellen automatisiert. Dazu werden entsprechende Anlagen- und Fabrikkonzepte zur Teilautomatisierung entwickelt und umgesetzt. Um die Regelung und Steuerung der kompletten Prozesskette und das Einstellen aller Parameter zu ermöglichen, wird an der aufgebauten Serienfertigung eine Datenintegration durchgeführt. Dazu werden alle Bestandteile der Prozesskette vom Pulver, Bauteildesign, LBM-Prozess bis zur Nacharbeit mit einer Cloud-Lösung vernetzt und eine vertikale sowie horizontale Datenintegration umgesetzt.
