Das Fraunhofer IGCV forscht an neuen Fertigungstechnologien für hochkomplexe (Leicht-)Bauteile

Das Fraunhofer IGCV forscht als Teil eines internationalen Expertenteams daran, leistungsfähigere und leichtere Multimaterial-Bauteile herzustellen: Innerhalb des Projekts »MADE-3D« (Multi-Material Design using 3D Printing) wird untersucht, wie sich die Vorteile von Bauteilen aus kombinierten Werkstoffen in industrielle Anwendungen der Automobilindustrie sowie Luft- und Raumfahrt übertragen lassen. Das Projekt wird für die nächsten dreieinhalb Jahre mit rund 6,7 Millionen Euro im »Horizon Europe 2022«-Programm der Europäischen Union gefördert.

Additive Fertigungsverfahren bergen enormes Potenzial. Mit 3D-Druckverfahren lassen sich bereits höchst komplexe Leichtbaukomponenten produzieren. Um die Möglichkeiten des Fertigungsprozesses voll auszuschöpfen, sollen im metallischen 3D-Druck künftig Multimaterial-Bauteile entstehen, die aus zwei oder mehr Werkstoffen beliebig kombiniert werden können.

»Die Multimaterial-Fertigung durch 3D-Druck steckt derzeit noch in den Kinderschuhen. Die fehlenden Materialkombinationen sind die größte Herausforderung, die den Durchbruch dieser Technologie behindern. Durch das Projekt ‚MADE-3D‘ soll sie einen großen Sprung nach vorne machen«, betont Projektkoordinator Prof. Dr. Thomas Tröster, Leiter der Fachgruppe Leichtbau im Automobil (LiA) sowie Vorsitzender des Instituts für Leichtbau mit Hybridsystemen (ILH) und des Instituts für Additive Fertigung (PIAF) der Universität Paderborn.

Von der Idee zur Umsetzung: Multimaterial-Forschung entlang von AM-Prozessketten

Ein europaweites Forschungsteam will nun Industrieanwendungen für diese revolutionäre Technologie entwickeln. Das Fraunhofer IGCV wird als Teil des Konsortiums, das von der Universität Paderborn geleitet wird, seine langjährige Expertise in der additiven Fertigung von Materialkombinationen beisteuern. Das Institut ist Teil des Fraunhofer-Kompetenzfelds Additive Fertigung und engagiert sich in Ausschüssen und Gremien, ist regelmäßig auf den wichtigen Branchenevents und Fachkongressen anzutreffen und organisiert zusammen mit der Technischen Universität München (TUM) bereits zum 26. Mal die Expertenveranstaltung »Seminar für Additive Fertigung«.

»Wir forschen intensiv an den Prozesstechniken der additiven Fertigungsverfahren entlang deren Prozessketten und sind damit einer der wichtigsten Wissensträger auf diesem Gebiet«, sagt Dr.-Ing. Georg Schlick, Leitung Abteilung »AM – Metall und Multimaterial« am Fraunhofer IGCV. »Wir sind besonders erfahren darin, passende Methoden zu entwickeln – sei es zur Produktentwicklung additiv gefertigter Bauteile oder der Fabrikplanung zur industriellen Umsetzung unserer Erkenntnisse.« Davon profitieren nicht nur Industriepartner: Mithilfe von additiver Multimaterial-Fertigung könne beispielsweise die Kühlleistung für Elektronik in E-Autos und damit Energieeffizienz und Ökobilanz deutlich verbessert werden, so Georg Schlick.

Im Projekt »MADE-3D« werden die Forschenden des Fraunhofer IGCV Probekörper und Demonstratoren aus Aluminium- und Kupferlegierungen an den institutseigenen Laserschmelz-Anlagen fertigen und prüfen, wie sich solche Materialverbünde hochqualitativ realisieren lassen. Zudem soll untersucht werden, wie sich die Multimaterial-AM-Prozesse verbessern lassen, sodass sie schneller, stabiler und mit weniger Pulververbrauch ablaufen. Auch die Frage, wie sich Pulver effizient wiederaufbereiten lässt, wird die Forschenden beschäftigen. Erste Projektergebnisse werden in sechs Monaten erwartet.