KMU-innovativ Prozesskette für die Herstellung hybrider Leichtbaustrukturen durch Einsatz umformender, additiver und substraktiver Fertigungsverfahren (HyLight3D)

Problemstellung
Aktuell spüren Unternehmen bei ihren Kunden eine immer größer werdende Nachfrage nach individuellen Produkten, dadurch ergibt sich eine Verringerung der Losgrößen. Besonders im Leichtbausegment im Bereich der Multi-Material-Bauteile, sogenannter Hybridbauteile, erwächst hieraus eine neue Herausforderung für bestehende Produktionstechniken. Aktuell preiswert in der Großserie mit hohen Werkzeugkosten gefertigte Produkte benötigen bei kleiner werdenden Losgrößen eine neue Fertigungsstrategie. Gerade eine kundenindividuelle Herstellung, wie beispielsweise in der Medizintechnik, ist bisher nur durch aufwändige manuelle Prozesse möglich und nicht für eine zeit- und kosteneffiziente Produktion geeignet. Diese bestehende Lücke zwischen Einzel- und Serienfertigung gilt es durch innovative Lösungen zu beseitigen.

Ziel
Das Ziel des KMU-innovativ-Projektes HyLight3D ist es, die entstandene Technologielücke mit Hilfe einer neuartigen, industriell skalierbaren Prozesskette für Metall-Kunststoff-Bauteile zu schließen. Die Prozesskette kombiniert dabei den Einsatz umformender, additiver sowie zerspanender Fertigungsverfahren in einem Arbeitsraum. Die zu erforschenden Fertigungsverfahren werden anschließend in einem Anlagenprototyp vereint und für die Fertigung von Beispielbauteilen genutzt.

Vorgehensweise
Für den Anlagenprototyp wird ein Oberflächenstrukturierungswerkzeug, eine additive Druckeinheit sowie eine spanende Nachbereitung erarbeitet. Entwickelt wird für die Oberflächenstrukturierung ein neuartiges Roboterwerkzeug, das eine Verklammerung zwischen Metall und Kunststoff bewirkt. Für den nachfolgenden Kunststoffauftrag wird eine Druckeinheit gebaut, die speziell für das Andrucken an Metall ausgelegt ist. Die spanende Nachbearbeitung wird durch eine neu zu konzipierende Späneabsaugung mit verringertem Energieverbrauch für die Bearbeitung von Multi-Material-Bauteilen ausgestattet. Zusätzlich wird der spanende Prozess durch eine adaptive Prozessregelung, die sich aktiv an die Werkstoffe Metall und Kunststoff anpasst, unterstützt. Abschließend werden die erforschten Technologien zu einer Prozesskette verknüpft und anhand der Fertigung eines Bauteils aus der Medizintechnik erprobt.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Der Einsatz der zukunftsweisenden Anlagentechnik ermöglicht es Unternehmen, auf die individuellen Wünsche ihrer Kunden einzugehen und dabei sowohl Zeit, Kosten als auch Energie einzusparen. Mit nur einer Anlage können alle wertschöpfenden Fertigungsschritte vereint werden, womit unproduktive Transportzeiten entfallen. Dadurch kann eine verringerte Durchlaufzeit erzielt werden. Am Beispiel der Medizintechnik kann so die Wartezeit der Patienten für verschiedenste individuell angepasste Implantate und Prothesen reduziert werden.

• 3D-Schilling Prototypen GmbH
• robotized rm systems GmbH
• robot-machining GmbH
• Technische Universität Braunschweig