Prozess- und Systemtechnik zur Hybrid-Fertigung großer Bauteile mit dem Laser-Material-Deposition-Verfahren

Format: Publikation

Autor: Neumann, G.; Bremer, J. (Hrsg.)

Erscheinungsjahr: 2021

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Die flexible Verbindung konventioneller Fertigungsketten mit additiven Prozessen bietet signifikante Synergiepotentiale und wird als hybrid-additive Fertigung bezeichnet. Ein geeigneter Prozess für diesen Ansatz ist das Laserauftragschweißen, auch Laser Material Deposition (LMD) genannt. Hohe Materialeffizienz, nur durch die Maschinenachsen beschränkte Arbeitsräume und die Möglichkeit mit großen Auftragsraten auf Freiformflächen zu arbeiten machen den Prozess ideal für die Industrialisierung der hybrid-additiven Fertigung.

Im ProLMD-Projekt wurde eine ökonomische Prozesskette mit roboterbasierter Systemtechnik, geeigneten Prozessen und Automatisierungslösungen entwickelt. Demonstratorkomponenten aus dem Konsortium deckten dabei ein breites Spektrum von Werkzeugbau über Strukturkomponenten in der Luftfahrt bis zu Triebwerkskomponenten ab. Für empfindliche Materialien wurden verschiedene Schutzgaskonzepte entworfen, umgesetzt und erprobt. Innovative Bearbeitungsoptiken für Pulver- und drahtbasierte Prozesse sowie ein angepasstes Software-System für die benutzerfreundliche Programmierung und adaptive Prozessführung wurden implementiert. Geeignete LMD-Prozesse wurden für verschiedene Materialien in den Demonstrationsanwendungen entwickelt. Dabei wurden unter anderem Rohmaterialanalysen, metallographische Evaluation sowie mechanische Charakterisierungen durchgeführt. Konzepte für eine neuartige Prozessführung mit Parameteranpassung basierend auf maschinenintegrierter Messtechnik wurden evaluiert und demonstriert.

Dieser Bericht fasst die zentralen Ergebnisse aller Projektpartner zusammen und zeigt das Potential für eine innovative Hybrid-additive Prozesskette für eine große Bandbreite an Anwendungen. Die Machbarkeit und Skalierbarkeit der entwickelten Prozesskette wurde für mehrere Materialien und Anwendungen auf insgesamt drei Robotersystemen verschiedener Größe und Kosten demonstriert.