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Schlagwort: Additive Fertigung
Fördermaßnahme: M-era.Net II Call 2018 - Additive Fertigung / Intelligente Textilien - Produktionsforschung
Forschungsziel: Ziel des transnationalen Forschungsprojekts AM-CRASH ist die Verkürzung der Zeitspanne für die Herstellung der Karosserieprototypen von drei Monaten auf zwei Wochen. Dazu soll das werkzeugbasierte Tiefziehverfahren durch ein zu entwickelndes laseradditives 3D-Druck-Verfahren ersetzt werden. Die Schlüsselinnovation besteht darin, mittels 3D-Druck und spezieller Nachbehandlungsschritte nicht nur die identische Bauteilgeometrie, sondern auch die crash-relevanten dynamischen Materialeigenschaften zu erzeugen.
Dr. Martin Hillebrecht +49 661 6000-255
martin.hillebrecht@edag.de
Dipl.-Ing. Alexander Mager
+49 721 608-31427
alexander.mager@kit.edu
Problemstellung
Der Entwicklungsprozess von Neuwagen wurde in den letzten Jahrzehnten von fünf auf unter drei Jahre verkürzt. Trotz des enormen Fortschritts bei der virtuellen Fahrzeugentwicklung, sind nach wie vor reale Fahrzeugprototypen erforderlich, insbesondere um die Crashsicherheit neuer Fahrzeuge zu prüfen. Für diese Crashtests werden für die tragenden Karosserie-Strukturen tiefgezogene Blechteile benötigt. Diese werden mittels eigens dazu hergestellter Umformwerkzeuge gefertigt. Der Bau dieser Werkzeuge dauert circa drei Monate. Die Herstellung von Prototypbauteilen ist damit zu einem gravierenden Engpass in der Fahrzeugentwicklung geworden.
Ziel
Ziel des transnationalen Forschungsprojekts AM-CRASH ist die Verkürzung der Zeitspanne für die Herstellung der Karosserieprototypen von drei Monaten auf zwei Wochen. Dazu soll das werkzeugbasierte Tiefziehverfahren durch ein zu entwickelndes laseradditives 3D-Druck-Verfahren ersetzt werden. Die Schlüsselinnovation besteht darin, mittels 3D-Druck und spezieller Nachbehandlungsschritte nicht nur die identische Bauteilgeometrie, sondern auch die crash-relevanten dynamischen Materialeigenschaften zu erzeugen.
Vorgehensweise
Hierzu werden geeignete Fügeverfahren und Integrationstechnologien laseradditiv gefertigter Bauteile für Blechkarosserien untersucht. Im Fokus stehen dabei die Designkriterien, Laser-Belichtungsstrategien und zugehörige Nachbehandlungsprozesse für die crash-beanspruchten Karosseriebauteile. Begleitend werden die statischen und dynamischen Materialeigenschaften der Strukturbauteile erforscht. Dazu gehören z. B. ausschließlich additiv herstellbare metallische Gitterstrukturen oder lokale Wanddickenanpassungen. Die gedruckten Bauteile müssen zwingend identische mechanische Eigenschaften und Crashverhalten wie bislang eingesetzte, umgeformte Blechteile erreichen. Numerische Simulationen zur Vorhersage der endgültigen Bauteileigenschaften sichern die geplanten Entwicklungsschritte der gesamten Prozesskette ab.
Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Mit dem neuen Verfahren sollen bis zu 40 Prozent Blechprototypen ersetzt und ein Marktpotenzial von mehreren hundert Millionen Euro eröffnet werden. Zusätzlich kann damit eine Kosteneinsparung von bis zu 50 Prozent erreicht werden. Weitere Automotive-Anwendungen sind für die Kleinserien- und in der Ersatzteilfertigung zu erwarten. Darüber hinaus kann diese Art der Prototypenfertigung für Blechbauteile in anderen Bereichen, beispielsweise im Schienenfahrzeug- und Flugzeugbau, Anwendung finden. Die polnischen Forschungspartner leisten einen wesentlichen Beitrag zur Bestimmung der Materialeigenschaften und industriellen Erprobung der additiv hergestellten Strukturbauteile.
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