Referenzprojekte zum Thema Generative Fertigung

Das europäische Bestreben, Wirtschaftskreisläufe bis 2050 nahezu vollständig zu dekarbonisieren, sowie auch die Minimierung des Rohstoffverbrauchs gemäß der nationalen Kreislaufstrategie erfordern insbesondere in der vom Strukturwandel betroffenen Lausitz die Etablierung neuer kreislauffähiger Prozesse zur Stärkung der regionalen Wirtschaft. Das Infrastrukturvorhaben "Regionale Wertstoffkreisläufe für die metallbasierte additive Fertigung in der Lausitz – ReWeaL" strebt an, auf dem wirtschaftlichen Potenzial der Lausitz aufzubauen und neue innovative Produktionsprozesse zu konstituieren. Deren Zugänglichkeit wird regionalen Unternehmen das Erreichen der Vorgaben und die Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit ermöglichen.

Die Herstellung von Leichtbauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen ist bisher mit einem hohen Material-, Energie- und Kostenaufwand verbunden – vor allem durch die aufwendige Fertigung der Formwerkzeuge. Das internationale Forschungsprojekt FutureMold entwickelt ein neuartiges, recycelbares Hybrid-Formwerkzeug, das den CO₂-Ausstoß verringert und die Werkzeugkosten um bis zu 80 % senkt.

Ziel des Vorhabens ist der Aufbau einer Modellfabrik zur vollständigen Fertigung komplexer, funktionalisierter Komponenten. Diese bildet die Basis für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit dem Fokus auf dem Aufbau von vollständig automatisiert gefertigten komplexen Produkten mit elektrischen Funktionen.

Im Pompey-Projekt wird ein innovativer Multimaterialansatz für die additive Fertigung entwickelt, der auf der Schmelzextrusion von Polymer- und Metallwerkstoffen basiert. Ziel ist die Herstellung von Multimaterialteilen mit verbesserter Leistung, reduziertem Energie- und Materialbedarf sowie geringeren Kosten durch Verwendung eines neu entwickelten hybriden Fertigungssystems.

Additive Fertigung bietet neue Möglichkeiten bei der Gestaltung von Formwerkzeugen – besonders bei der Temperierung. Im geplanten Projekt wird ein Software-Plug-in entwickelt, das die automatische Konstruktion von konturkonformen Kühlkanälen ermöglicht. Ziel ist es, den Konstruktionsaufwand zu reduzieren, die Kühlleistung zu verbessern und die Gestaltungsfreiheit zu erhöhen. So können insbesondere KMU innovative Werkzeuge schneller und effizienter entwickeln.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens »AdTopoTool - Additiv gefertigte, topologieoptimierte Werkzeuge mit Mehrwert« zeigen wir, wie sich Werkzeuge für das Spritzgießen und Presshärten mithilfe von Laser Powder Bed Fusion (LPBF), Topologieoptimierung (TO) und konturgetreuen Kühlkanälen deutlich leistungsfähiger auslegen lassen.

Nach Sehnenverletzungen oder einem Schlaganfall kann die Beweglichkeit der Hände stark eingeschränkt sein. In der Therapie kommen zunehmend Exoskelette zum Einsatz, die wie ein zweites Skelett über der Hand angebracht werden. Sie ermöglichen eine gezielte, langsame Bewegung von Handgelenk und Fingern. Für einen erfolgreichen Therapieverlauf ist es entscheidend, dass das Exoskelett individuell auf die Hand des Patienten abgestimmt ist und zentrale Anforderungen wie geringes Gewicht und kompakte Bauweise erfüllt.

Die Integration von FGL in Kunststoffkomponenten eröffnet vielfältige Möglichkeiten zur Herstellung intelligenter und adaptiver Bauteile. Mittels Spritzgussverfahren können FGL-Elemente direkt in die Kunststoffmatrix eingebettet werden, wodurch in nur einem, Prozessschritt komplexe Aktorsysteme hergestellt werden können.

Eine thermo-mechanische Optimierung von Formgedächtniselementen auf Ni-Ti-Basis führt oft zu sehr komplexen Strukturen. Deshalb und aufgrund der Schwierigkeiten bei der Nutzung konventioneller Formgebungsverfahren ist der Einsatz additiver Verfahren hier ganz besonders interessant und innovativ, denn dadurch kann eine Funktionsverdichtung bei maximaler Gestaltungsfreiheit erreicht werden.

Im Rahmen des Forschungsclusters »Programmierbare Materialien« ist es durch die Weiterentwicklung des Laserstrahlschmelzens gelungen, programmierbare, funktionale Bauteile aus Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen (NiTi-FGL) additiv zu fertigen. So entstanden superelastische Gitterstrukturen, deren Steifigkeit sich gezielt festlegen lässt. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Energiedichte aus.