Verfahrenskombination aus inkrementeller Blechumformung und Laserpulverauftragsschweißen zur Fertigung von Leichtbauteilen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 385276922

Die bestehenden Ansätze zur Fertigung von Bauteilen auf rein umformtechnischem als auch auf rein additivem Wege weisen jeweils Nachteile auf. Durch eine neuartige Kombination der inkrementellen Blechumformung mit der additiven Fertigung in einer Maschine werden die Vorteile beider Fertigungswelten zusammengeführt, um Leichtbauteile mit hoher Funktionsintegration herzustellen.Unter den Umformverfahren bietet die inkrementelle Blechumformung die Möglichkeit, ohne den Einsatz produktspezifischer Werkzeuge ein breites Bauteilspektrum in kleinen Losgrößen darzustellen. Die Bauteile besitzen einen schalenförmigen Charakter und dienen damit vornehmlich zur Überbrückung großer Flächen, z.B. in der Funktion als Strukturbauteile. Über die additive Fertigung mittels Laserauftragsschweißens mit der Pulverdüse können Nebenformelemente individuell und lokal aufgebracht werden, worüber eine optimierte, funktionsangepasste Gestaltung von Bauteilen mit hoher Leichtbaugüte möglich ist, und dies ebenfalls ohne den Einsatz produktspezifischer Werkzeuge. Basis der Forschungsarbeiten ist ein im Aufbau befindliches, durch die DFG gefördertes Großgerät zur kombinierten additiven und spangebenden Bearbeitung in einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum.Ausgehend von der Entwicklung der Werkzeugtechnologie zur Integration der Umformoperationen in die Bearbeitungsmaschine, soll der additive Auftrag mit der Pulverdüse auf die durch die IBU mit Rillen behafteten ebenen und gekrümmten Oberflächen untersucht werden. Der Verbund wird mit zu entwickelnden Proben und Testvorrichtungen mechanisch getestet und mikroskopisch untersucht. Die inkrementelle Blechumformung soll so konditioniert werden, dass eine im Hinblick auf die Fertigung und die Eigenschaften optimierte Substratbasis geschaffen wird, die eine bestmögliche Anbindung für den additiven Auftrag erlaubt. Bei der additiven Fertigung ist zu untersuchen, wie die Bahnführung der Pulverdüse global (Arbeitsabstand der Pulverdüse zum Substrat) oder auch lokal (in der Dimension der Rillentiefe) angepasst werden muss. Im Ergebnis sollen die Grundlagen und die technologischen Grenzen für die neuartige Verfahrenskombination und Produktgruppe erarbeitet sowie das Potenzial in Bezug auf eine energie- und ressourceneffiziente Fertigung bewertet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen