GoetheLab für additive Fertigungsverfahren

Das GoetheLab beschäftigt sich überwiegend mit der Weiterentwicklung und industriellen Nutzung unterschiedlicher additiver Fertigungsverfahren für die Verarbeitung von Metallen, Polymeren und Sonderwerkstoffen. Diese neue Fertigungstechnik bietet durch den schichtweisen Aufbau eine enorme Geometriefreiheit, wodurch Funktionen ressourceneffizient und ohne zusätzlichen Aufwand in Bauteile integriert werden können. Forschungsschwerpunkte in aktuellen öffentlich geförderten oder bilateralen Projekten sind die Ermittlung neuer industrieller Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks, die Erschließung neuer Materialen zur additiven Fertigung sowie die konstruktive und fertigungsgerechte Optimierung von Bauteilen. Zur Durchführung dieser Projekte verfügt das Lehrgebiet über eine umfangreiche Anlagenausstattung zur Verfügung. Zudem besteht seit dem Jahre 2013 eine gemeinsame Forschungsgruppe mit dem Fraunhofer Institut für Lasertechnik ILT im Bereich der additiven Fertigung die durch den Lehrgebietsinhaber Prof. Bremen geleitet wird.

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Laufende Forschungsprojekte:

Einsatzgrenzen beim Strahlschweißen von Glaswerkstoffen (ESG) – AiF (DVS FA13)

Einsatzgrenzen beim Strahlschweißen von Glaswerkstoffen (ESG) – AiF (DVS FA13)

Technische Glaswerkstoffe zeichnen sich besonders durch ihre hohe chemische und thermische Beständigkeit aus, weshalb für diesen Werkstoff interessante industrielle Anwendungen existieren. Allerdings bestehen bei der Verarbeitung von Glaswerkstoffen Limitierungen hinsichtlich der geometrischen Freiheit der Bauteilgestalt. Aus diesem Grund soll in diesem Aif-Projekt (DVS FA13) die generelle Verarbeitung von Glaswerkstoffen mittels Laser Powder Bed Fusion (LPBF) grundlegend untersucht werden.  

AlPhaMat - Leitmarkt Werkstoffe NRW Projekt

AlPhaMat - Leitmarkt Werkstoffe NRW Projekt

Wie bei vielen additiven Fertigungsverfahren, so sind auch bei den hochauflösenden photopolymerbasierten Verfahren SLA und DLP die benötigten Stützstrukturen ein Nachteil. Das vom Fraunhofer Institut für Lasertechnik (ILT) entwickelte TwoCure-Verfahren vermeidet diese Stützstrukturen über eine spezielle Temperaturführung (Lichthärten und Einfrieren). Im AlPhaMat-Projekt werden gemeinsam Herausforderungen und Limitierungen bei bekannten Werkstoffen beseitigt und neue Formulierungen von Photoharzen untersucht.

 

(Bild Copyright Fraunhofer ILT)

LeiMot - BMWI Projekt

LeiMot - BMWI Projekt

Ziel des Verbundprojektes „LEIMOT“ ist die Entwicklung eines additiv hergestellten Verbrennungsmotors mit einer Verringerung des Motorgewichts von 30-40%, bei verbessertem Betriebswirkungsgrad, Betriebsverhalten, Thermomanagement und reduzierter Geräuschentwicklung. Neue Konstruktions-, Auslegungs- und Herstellungsverfahren werden in Zukunft stärker auf den Produktentwicklungsprozess Einfluss nehmen. Ziel des vorliegenden Vorhabens ist es, den Verbrennungsmotor auf zukünftige Herstellungsverfahren auszurichten und neue Potentiale zu nutzen. Die heutigen konventionellen Herstellverfahren lassen mittelfristig kaum größere Entwicklungsschritte erwarten. Der Ansatz des Vorhabens ist, frei von Herstellungsristriktionen wie Gusskernen, Entformungen, usw., die einen erheblichen Einfluss auf die Gestaltung von z.B. Kurbelgehäuse und Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren haben, neu auszurichten. Zur Erreichung dieses Ziels wird das selektives Laserstrahlschmelzen (SLM) für metallische Motorkomponenten, neben hochbelastbaren Kunststoffkomponenten aus Faserverbundwerkstoff (FVW) eingesetzt.

Simulation und Test neuer Gitterstrukturen in der Herstellung von Leichtbau-Maschinenelementen – ZIM (BmWi)

Simulation und Test neuer Gitterstrukturen in der Herstellung von Leichtbau-Maschinenelementen – ZIM (BmWi)

In Rahmen dieses ZIM-Projektes werden Leichtbaustrukturen mittels der LPBF Technologie für Maschinenelemente im Leichtbau entwickelt und untersucht. Ziel ist es eine Grundlage zu schaffen, um bei großen Maschinenelemente das L-PBF-Verfahren zum Bau von Halbzeugen anwendungsreif zu etablieren und um leistungssteigernde Antriebstechniken in den Markt einzuführen.

Infused Thermal Solutions (ITS) - DLR

Infused Thermal Solutions (ITS) - DLR

Die passive Thermalkontrolle von Satellitenkomponenten hat einen entscheidenden Einfluss auf die Messgenauigkeit der Instrumente. Die Verwendung von bekannten Latentwärmespeichern in Kombination mit der Geometriefreiheit der additiven Fertigung birgt hier enorme Vorteile. Die Einbettung von phase change material (PCM) in additiv gefertigte Strukturen ist Gegenstand dieses Forschungsvorhabens.