Referenzprojekte zum Thema Generative Fertigung

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.

Wir beschäftigen uns mit der Erweiterung des 3D-Drucks unter dem Ziel, verschiedenste End-Use-Produkte innerhalb einer Maschine zu fertigen. In unserer Versuchsanlage können unterschiedliche Materialien bedruckt werden, bspw. Polymerbauteile, Folien, Textilien und Furniere. Durch das Wechselsystem des Prototyps können im Druckprozess vier verschiedene Werkzeugköpfe (z. B. Strukturdruckköpfe, Pick-and-Place-Köpfe, Drahtintegrationsköpfe) eingesetzt werden.

Die nächste Generation moderner Industrie-Greifer denkt mit und wird passgenau nach Kundenwünschen hergestellt. Das gelingt durch die Integration von Sensoren zur Druck- oder Temperaturmessung schon während der Fertigung der Greifer durch selektives Laserstrahlschmelzen. Mithilfe eines kleinen Roboters werden Sensoren punktgenau und hochstabil dort eingesetzt, wo sie später messen sollen (In-situ-Integration).

Damit Verwechslungen vermieden und eine lückenlose Nachverfolgung der Bauteile über den gesamten Produktlebenszyklus sichergestellt werden kann, werden Produkte eindeutig gekennzeichnet. In der Medizintechnik ist eine eindeutige Markierung der Produkte sogar gesetzlich vorgeschrieben. Wir haben eine Methode zur Bauteilidentifikation entwickelt, bei der während der additiven Fertigung auslesbare Codes direkt in den Werkstoff integriert werden.

Der 3D-Druck eröffnet völlig neue Produkt und Fertigungsansätze. Viele 3D-Druckverfahren sind jedoch zu teuer und zu langsam für die Industrie. Hier kommt es darauf an, große Stückzahlen in kurzer Zeit zu wettbewerbsfähigen Kosten zu produzieren. Unser eigens entwickeltes SEAM-Verfahren ist im Vergleich zum herkömmlichen 3D-Druck nicht nur acht Mal schneller, sondern ermöglicht zudem die Verwendung preisgünstigen Standard-Kunststoffgranulats.

Rapid Prototyping wird vor allem mit dem 3D-Druck in Verbindung gebracht. Eine weitere Möglichkeit speziell für die Blechumformung ist die inkrementelle Blechumformung (IBU), bei der dreidimensionale Blechteile mit komplexen Formen für Prototypen oder Kleinserien hergestellt werden können. Dadurch kann das Tiefziehen, für das hohe Investitionen für teure Formen oder Gesenke benötigt werden, abgelöst werden. Hybride Kombinationen aus IBU und 3D-Druck als neue Fertigungstechnologie oder die Herstellung von hybriden Kunststoff-Blechteilen sind bisher nicht als Werkzeugmaschine oder Dienstleistung auf dem Markt verfügbar. Ziel von MySheet4.0 ist die Entwicklung eines vollständig digitalisierten Rapid Prototypings und einer Fertigung von Blechteilen, indem 3D-Druck-Technologien für die Fertigung des Gegenwerkzeugs mit der inkrementellen Blechumformung (IBU) in einer Werkzeugmaschine kombiniert werden.