Kooperationsnetzwerke: Entwicklung förderfähiger Forschungsprojekte – Beispiel Additive Fertigung

Kooperationsnetzwerke: Entwicklung förderfähiger Forschungsprojekte – Beispiel Additive Fertigung

Im Jahr 2019 überschritt der weltweite Markt für Produkte und Services in der additiven Fertigung  die 10 Mrd. Eurogrenze; bis 2024 wird ein jährliches Wachstum zwischen 18 % und 27 % erwartet.[1] Verbreitete Verfahren wie PBF-LB/M (Powder Bed Fusion Laser-Beam/Metal) oder auch PBF-EB/M (Powder Bed Fusion Electron-Beam/Metal) könnten dabei durch die direkte Herstellung komplexer und belastbarer Metallbauteile langfristig wichtige Produktionsverfahren dominieren. Noch aber existieren keine standardisierten Verfahren zur Bestimmung geeigneter Prozessparameter, die auch die chemische Zusammensetzung sowohl der Ausgangsmaterialien als auch der fertigen Bauteile berücksichtigen. Dies zu ändern ist Ziel des ZIM-Kooperationsprojektes „FluxHAMa“. Entstanden ist es aus dem von ZENIT koordinierten ZIM-Innovationsnetzwerk MUPAM.

 
Kooperationspartner und Namensgeber des Projektes  sind das Unternehmen Fluxana und der Lehrstuhl für Hybrid Additive Manufacturing (HAM) an der Ruhr-Universität Bochum. Kennengelernt haben sich die Akteure über die Zusammenarbeit im bei ZENIT angesiedelten ZIM-Netzwerk MUPAM (Multiplikative Produkte im Additive Manufacturing). Dort entstand und reifte auch die Projektidee.

Forschungsvorhaben

Ziel ist die technische Entwicklung eines schnellen und preiswerten Analyseverfahrens unter Einsatz der Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) für Pulvermaterialien in den Verfahren PBF-LB/M  und PBF-EB/M. Dies erfordert einen grundlegenden Forschungsansatz entlang der Prozesskette, ausgehend vom Material bis zum fertige Endprodukt. Um die Prozesse zu qualifizieren und einen pulverbasierten Kalibierprobensatz für die Röntgenfluoreszenzanalyse als zertifiziertes Referenzmaterial (ISO 17034) zu erzeugen, stehen die kommerziell erhältlichen metallischen Pulvermaterialien Edelstahl (1.4404), Werkzeugstahl (1.2709) und eine Aluminiumlegierung (3.2382) im Fokus der Akteure.

Aufgedeckt und quantifiziert werden insbesondere Korrelationen zwischen der chemischen Zusammensetzung des pulverförmigen Ausgangsmaterials und des generierten Werkstücks. Auf diese Weise können Materialeigenschaften auch für zukünftige Bauteile in Verbindung mit dem Fertigungsprozess betrachtet werden. Relevant ist das speziell für anspruchsvolle Anwendungsszenarien von AF-Bauteilen.

Projektpartner

Die FLUXANA® GmbH & Co. KG aus Bedburg-Hau entwickelt und vertreibt Lösungen für Anwender der Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), einer spektroskopische Methode zur qualitativen und quantitativen Bestimmung der Elementarzusammensetzung einer Probe. Eingesetzt wird sie überall dort, wo es um die Überwachung vorgeschriebener gesetzlicher Vorschriften geht. Neben Zubehör (Becher, Folien, Chemikalien und Kalibrierstandards) umfasst das Produktportfolio auch Probenvorbereitungsmaschinen wie Schmelzöfen, Mühlen und Pressen. Zudem ist das Unternehmen akkreditiert als RFA-Prüflabor und Hersteller von Referenzmaterialien.

Der Lehrstuhl für Hybrid Additive Manufacturing an der Ruhr-Universität Bochum wurde 2018 gegründet. Neben der Forschung für eine erweiterte Materialauswahl geht es bei den Forschungsaktivitäten auch um die Identifikation reproduzierbarer Prozessstrategien sowie die Erzeugung multifunktionaler Bauteile, die mit anderen Fertigungstechniken nicht realisiert werden können.

Geplanter Projektstart ist September 2021.

Hintergrund MUPAM

MUPAM ist ein vom BMWi gefördertes Kooperationsnetzwerk. In dem Projekt befassen sich seit 2019 deutsche und niederländische Unternehmen sowie Forschungseinrichtungen mit Lösungen und Innovationen aus dem Bereich der additiven Fertigung. Neben Knowhow- und Technologieaustausch steht die Initiierung förderfähiger Projektideen im Fokus der Netzwerkarbeit.

Interessierte Unternehmen und Forschungseinrichtungen sind jederzeit willkommen.

Links:

FLUXANA® GmbH & Co. KG  

Lehrstuhl für Hybrid Additive Manufacturing – Ruhr-Universität Bochum 

MUPAM Innovationsnetzwerk https://mupam.net

ZIM-Programm


[1] Basierend auf Wohlers Ass., SmarTech, MarketsAndMarkets, ReportLinker, ResearchAndMarkets und MarketWatch.

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Dr. Christian Bobisch Dipl.-Phys.
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