UW-Madison leitet US-Projekt zur Verbesserung der additiven Fertigungstechnologie

Die University of Wisconsin-Madison leitet ein neues, vom U.S. Office of Naval Research finanziertes Projekt im Wert von 9,1 Millionen Dollar, das eine breitere Nutzung von additiven Fertigungstechnologien ermöglichen soll, insbesondere bei der Herstellung von einsatzkritischen Komponenten.

Das Team konzentriert sich auf die additive Fertigungstechnologie namens Laser Powder Bed Fusion (LPBF), die in der Lage ist, Teile mit komplexen Geometrien herzustellen. Allerdings gibt es bei dieser Technologie erhebliche Variabilität in Bezug auf Maßgenauigkeit, Mikrostrukturen, Porosität, Restspannungen und Lebensdauer der Bauteile. Diese Variabilität von Teil zu Teil und von Maschine zu Maschine erschwert die effiziente und effektive Qualifizierung additiv gefertigter Teile, was die breite Einführung dieser Technologien behindert hat.

Das Ziel des Projekts ist es, rechnergestützte Methoden zu entwickeln, um die Qualifizierung additiv gefertigter Teile effizienter zu gestalten. Dabei sollen die mechanischen Eigenschaftsvariabilitäten, wie Änderungen in Mikrostrukturen und Porosität, genutzt werden, um eine größere Designfreiheit im Prozess-Teile-Co-Design zu ermöglichen. Anstatt die Prozessvariabilität als Hindernis in der Qualitätskontrolle zu betrachten, soll sie als Vorteil genutzt werden. Die Forschenden streben an, Prozesssteuerungsvariablen, Teilegeometrie und Materialeigenschaften gleichzeitig zu optimieren, wobei die Materialeigenschaften durch die Steuerung des additiven Fertigungsprozesses variiert werden.

An dem Projekt sind neben Xiaoping Qian auch die Maschinenbau-Professoren Curt Bronkhorst, Lianyi Chen, Shiva Rudraraju, Krishnan Suresh und Jinlong Wu beteiligt. Zudem kooperieren sie mit Forschenden von GE Aerospace Research, GE Additive und Intact Solutions.

Diese Forschung hat das Potenzial, die Akzeptanz und Anwendung der additiven Fertigung in der Industrie erheblich zu verbessern, indem sie die Zuverlässigkeit und Leistung der gefertigten Teile erhöht. Langfristig könnte dies zu einer breiteren Anwendung der Technologie in verschiedenen Industriezweigen führen, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und Medizintechnik. Insgesamt zielt das Projekt darauf ab, die Herausforderungen der Variabilität in der additiven Fertigung zu überwinden und neue Wege für die Integration dieser Technologie in bestehende Produktionsprozesse zu ebnen. Dies könnte den Weg für effizientere, zuverlässigere und anpassungsfähigere Fertigungsverfahren der Zukunft bereiten.