Additive Fertigung & Neue Materialien

Mit hohem Freiheitsgrad und unterschiedlichen Bearbeitungsmöglichkeiten können bereits ab Losgröße 1 funktionsfähige Bauteile und Komponenten erstellt werden. 

Additive Fertigung & Neue Materialien

Die Leistungsfähigkeit heutiger Produktionsanlagen, Fahrzeuge oder Produkte beruht auch auf dem Einsatz neuer Materialien und Fertigungstechnologien, wie z. B. der additiven Fertigung. Sie bietet vollkommen neue Freiheitsgrade und Bearbeitungsmöglichkeiten, um bereits ab Losgröße 1 funktionsfähige Bauteile und Komponenten marktfähig zu erstellen.

Der hohe Forschungsanteil in der noch jungen Branche bietet somit unzählige Potenziale, die wir hinsichtlich Übertragbarkeit marktnah scouten. Anhand realer Aufbauraten, Stell-Momente und Präzision entwickeln wir so Zielkorridore für die Lösung von morgen. 

Teaser zu erfolgreich betreuten Projekten:

Schleifscheiben aus dem 3D-Drucker

Ausgangssituation und angestrebter Mehrwert: Wie erfolgreich die Fertigung und Montage eines neuen Schleifwerkzeugs ist, wird bislang erst sichtbar, wenn die ersten Bearbeitungsdurchgänge durchgeführt wurden. Werden nach den ersten Durchgängen Fehler bemerkt, so kann das Werkzeug bestenfalls nochmals abgerichtet werden, um die Schleifgeometrie zu optimieren. Reicht dies nicht aus, muss die gesamte Fertigung des Schleifwerkzeugs erneut durchgeführt werden. Der angestrebte Mehrwert des Entwicklungsprojekt liegt insbesondere in der unmittelbaren Einsatzfähigkeit des Werkzeugs und verzichtet dabei auf zeitintensive und fehleranfällige Konturgebungsprozesse.

Markt und Lösungsansatz: In diese Weise richtet sich das entwickelte Verfahren an Hersteller von Schleifwerkzeugen und -scheiben. Möglich wurde dies durch die innovative Verfahrenskombination von additivem Fertigungsverfahren und CAD-Konstruktionsmethoden. Zum Einsatz kommt dabei der Binder-Jetting-Prozess, bei dem ein pulverförmiges Schleifkorn an ausgewählten Stellen mit Expoxidharz verklebt wird und so in die Funktionsmatrix des Schleifwerkzeugs übergeht.

Stufenlos regelbares Hotend für variable Geometrien

Ausgangssituation und angestrebter Mehrwert: Der 3D-Druck von Kunststoff beruht darauf, dass das im Strang vorliegende Filament im Hotend aufgeschmolzen und über eine Düse mit definiertem Durchmesser appliziert wird. Damit steht ein dynamischer generativer Fertigungsprozess zur Verfügung, der hohe Freiheitsgrade in Geometrie und Produktdesign ermöglicht. Die strukturellen und funktionalen Eigenschaften der Applikationsdüse sind jedoch statisch und limitieren damit die theoretischen Möglichkeiten. Die Branche benötigt eine integrierte Lösung, mit der hohe Aufbauraten und besonders feine Strukturen prozessintegriert und ohne Rüstaufwände kontinuierlich zu drucken sind.

Markt und Lösungsansatz: Insbesondere für den Vorrichtungsbau eröffnet eine stufenlose Druckdüse die Möglichkeit Prozesszeiten einzusparen und Bauteile optimal auszulegen. Die entwickelte Lösung stellt dazu eine innovative Aktortechnik auf Basis einer Formgedächtnislegierung bereit, mit der eine vielgliedrige Düse stufenlos im Durchmesser verändert wird.

Verzugsfreier Kunststoff 3D-Druck von großvolumigen Bauteilen

Ausgangssituation und angestrebter Mehrwert: Der 3D-Druck mit Hochleistungskunststoffen offenbart eine sinnvolle Alternative zur Fertigung von Metallteilen. Es fehlt jedoch an prozesssicheren und kostengünstigen Verfahren, um Ersatzteile und Substitute aus omnipotenten hochleistungsthermoplastischen Kunststoffen individuell vor Ort in Anwendungsgröße herzustellen. Insbesondere die technologischen Leistungsgrenzen hinsichtlich Präzision und Temperaturmanagement bestehender Drucker limitieren zurzeit die Verbreitung der 3D-Drucktechnologie. Mehrwert des Entwicklungsprojekts besteht nun darin, stark schrumpfende, 3D-druckbare Kunststoffe in anwendungsüblichen Produktgrößen für den industriellen Einsatz zu verarbeiten.

Markt und Lösungsansatz: Die geplante Entwicklung soll somit einen Drucker hervorbringen, um verarbeitenden / produzierenden Unternehmen die Möglichkeit zu geben, beanspruchte Komponenten und auch Verschleißteile ihres eigenen Maschinenparks vor Ort zeitnah selbst und ohne Qualitätseinbußen herzustellen. Ermöglicht wurde die prozesssichere Verarbeitung von Hochleistungsthermoplastischen Kunststoffen schließlich durch die kombinierte Entwicklung eines neuartigen Applikationskopfes und HotEnds, einem beheizten Bauraum sowie einer verfahrbaren und konturnahen Wärmequelle, um anspruchsvolle Hochleitungsthermoplastische-Kunststoffe mit hohem Schrumpf präziser und (form-)stabiler zu verarbeiten

FGL-basierte Blasdorn-Kalibrierung

Ausgangssituation und angestrebter Mehrwert: Der Kalibrierungsprozess beim Extrusionsblasen von Kunststoffartikeln ist bisher branchen- und weltweit weitestgehend händisch dominiert mit den einhergehenden Nachteilen hoher Rüstzeiten und Fehleranfälligkeit. Dies bot Anlass zur Entwicklung einer Lösung, die es erstmalig ermöglicht, den luftführenden massiven Blasdorn und die formgebende Blasform eigenständig und in weniger als drei Sekunden exakt aufeinander zu kalibrieren

Markt und Lösungsansatz: Möglich wird dies, indem eine besonders kompakte und dadurch nachrüstbare Blasdornaufnahme entwickelt wird. Die Kalibriereinheit wird durch ein neuartiges System in x-, y- und z-Achse wirkender, platzsparender Aktoren auf Formgedächtnisbasis angetrieben werden. Dieser „3D-FGL-Aktor“ ist in der Lage, den eingesteckten Blasdorn micrometergenau genau zu positionieren, um so ein optimales und geregeltes Eintauchen in die Form zu ermöglichen.

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