Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Laserstrahlschmelzen

Fertigung jenseits der Grenzen heutiger Verfahren

Wir erforschen und entwickeln Anwendungen des generativen Fertigungsverfahrens Laserstrahlschmelzen zur werkzeuglosen Herstellung metallischer Komponenten mit geometrischen Besonderheiten, die sich mit klassischen Fertigungstechnologien so nicht herstellen lassen. Es werden neuartige Werkzeuge und Formen aus Stahl mit integrierten konturnahen Kühl- und Temperierkanälen für die Ur- und Umformtechnik entwickelt, aber auch medizinische Implantate aus Titan mit patientenindividueller Geometrie bzw. inneren Funktionsstrukturen für verbesserte Einheilung und höheren Patientenkomfort.

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  • Konturnah gekühlte Werkzeuge
  • simulationsbasiertes funktionsangepasstes Design
  • Medizintechnik und Implantate
  • Prozessentwicklung für neue Materialien
  • Integration von Sensoren und Aktoren (Smart Materials)
  • Prozesssimulation und Prozessüberwachung zur Qualitätssicherung der gefertigten Bauteile
  • Multimaterialfertigung

Werkzeugbau – Aktivkomponenten für Ur- und Umformwerkzeuge

  • Entwicklung und Fertigung innovativer Werkzeugsysteme mit konturnaher Temperierung und integrierter Sensorik
  • Implementierung von laserstrahlgeschmolzenen Werkzeugeinsätzen in das Gesamtwerkzeug
  • Betreuung des Anlaufs in der Produktion und Bewertung der Zykluszeit, Werkzeugstandzeit sowie Qualität und Maßhaltigkeit der Bauteile

Funktionsangepasstes Design durch generative Fertigung

  • schnelle Prototypen im metallischen Serienwerkstoff
  • direkte Fertigung von Komponenten für den Serieneinsatz
  • Komponenten- und Bauteilentwicklung mit bionischer oder Gitterstruktur für Leichtbauanwendungen (z. B. in der Luft- und Raumfahrt)
  • Entwicklung von Bauteilen und Baugruppen zur thermischen Regulierung für Leistungselektronik (u. a. für E-Mobilität)
  • Entwicklung komplexer Bauteile für die Verfahrenstechnik

Medizintechnik und Implantate

  • Entwurf, Konstruktion und Fertigung patientenspezifischer Implantate
  • Machbarkeitsstudien für neuartige medizinische Anwendungen
  • Integration innovativer Funktionen in Implantate

Verfahrensentwicklung

  • Qualifizierung neuer Werkstoffe nach Kundenwunsch
  • Prozesssimulation
  • Qualitätssicherung

Angrenzende Forschungsgebiete

Maschinentechnik

  • Laserstrahlschmelzanlage Concept Laser M2 Cusing (400-W-Faserlaser Bearbeitungsbereich (x, y, z): 250 x 250 x 280 mm³)
  • Laserstrahlschmelzanlage Realizer SLM 100 (100-W-Faserlaser, Bearbeitungsbereich (Ø, z): 125 x 80 mm³)
  • 2 Mikrostrahlanlagen PEENMATIC 620 S
  • Wirbelschliffvibrator P30
  • Härtesystem - Öfen zur Wärmebehandlung bis 1200 °C

Software

  • Konstruktion (CREO, CATIA, SOLIDWORKS)
  • Simulation (ANSYS, LS-DYNA, Simufact.welding)
  • spezifische Software (Magics, 3-matic, Autofab)

Prüftechnik

  • GOM ATOS III Triple Scan 3D-Scanner
  • phoenix v|tome|x s µCT-Scanner
  • Werkstofflabor (REM, Dilatometer etc.)