Bahnplanung und Anlagenstruktur zur Kombination von Laserauftragschweißen und fräsender Nachbearbeitung in einer Roboterzelle zur flexiblen Herstellung großvolumiger topologieoptimierter Bauteile

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd Kuhlenkötter
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512940050

Das Projekt zielt darauf ab, die Synergien zwischen additiven und subtraktiven Fertigungsverfahren zu nutzen, um die Effizienz, Flexibilität und Nachhaltigkeit in der Produktion zu steigern. Angesichts des zunehmenden Bedarfs an individuell angepassten Produkten und der Notwendigkeit, den CO2-Fußabdruck zu reduzieren, ist die Integration automatisierter Prozesse entscheidend. Das Laserauftragschweißen ermöglicht es, Bauteile Schicht für Schicht aufzubauen, wodurch Materialverschwendung minimiert wird. Diese schichtweise Fertigung reduziert nicht nur den Verbrauch von Rohmaterialien, sondern auch den Energieverbrauch während des gesamten Produktionsprozesses, was zu einer Verringerung der CO2-Emissionen führt. Ein entscheidender Vorteil des Laserauftragschweißens liegt in der Möglichkeit, Bauteile direkt aus digitalen Entwürfen herzustellen, ohne aufwendig hergestellte Formen oder Werkzeuge zu erfordern. Dies ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Produktion von maßgeschneiderten Teilen, die den spezifischen Anforderungen der Kunden entsprechen. Darüber hinaus ermöglichen additive Verfahren wie das Laserauftragschweißen die Herstellung komplexer Strukturen, die mit konventionellen Fertigungsmethoden schwer oder gar nicht realisierbar wären. Die schichtweise Fertigung erlaubt es, die interne Struktur von Bauteilen gezielt anzupassen, was zu einer weiteren Gewichtsreduzierung und somit zu einem innovativen Leichtbau beiträgt. Diese Leichtbauweise hat nicht nur positive Auswirkungen auf die Effizienz und Leistungsfähigkeit der Produkte, sondern trägt auch zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen während des Gebrauchs bei. Durch den Einsatz von Industrierobotern für die Nachbearbeitung können Teile zudem direkt in der Fertigungszelle bearbeitet werden, was zu einer weiteren Steigerung der Effizienz führt. Die Flexibilität der Roboter ermöglicht es auch, verschiedene Fertigungsschritte nahtlos zu integrieren und so den gesamten Produktionsprozess zu optimieren. Die Integration von additiven und subtraktiven Fertigungsverfahren in einer Roboterzelle eröffnet die Möglichkeit, den gesamten Fertigungsprozess zu optimieren und die Durchlaufzeiten zu verkürzen. Insgesamt bietet die Kombination von additiven und subtraktiven Fertigungsverfahren eine Vielzahl von Vorteilen für die Fertigungsindustrie. Durch die Reduzierung von Materialverschwendung, Energieverbrauch und CO2-Emissionen trägt sie zur Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit der Produktion bei. Gleichzeitig ermöglicht sie eine höhere Flexibilität und Produktindividualität, was es den Herstellern ermöglicht, auf die sich ständig ändernden Kundenanforderungen schnell zu reagieren. Durch die Optimierung des gesamten Fertigungsprozesses können Unternehmen ihre Wettbewerbsfähigkeit verbessern und gleichzeitig Kosten senken.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5620: Simulationsgestützte Auslegung der fertigungsgerechten Herstellung von belastungsoptimierten Freiformbauteilen mittels Laserauftragschweißen (DED-LB/M)