Kostengünstige Herstellung von Metallkleinteilen

Die sich verbreitende additive Fertigung (additive manufacturing, AM) ist für eine solche Aufgabe bestens geeignet. Ein Bauteil mit komplexer dreidimensionaler Geometrie wird nach Details aus einer Computerdatei hergestellt. Um die Produktkosten zu reduzieren, sind jedoch noch Verbesserungen bei Genauigkeit und Nachbearbeitung erforderlich.

Mit finanzieller Unterstützung der EU beabsichtigt das Projekt HYPROLINE ("High performance production line for small series metal parts"), die Marktanteile der europäischen KMU in diesem Sektor zu steigern. Mit Fokus auf den gesamten Herstellungsprozess, von der Produktentwicklung bis zur Qualitätskontrolle, wollen die Wissenschaftler eine vielseitige Produktionsplattform liefern.

Die Rohlinge werden mit einer patentierten 3D-Metall-Tintenstrahldruck-Technologie (Digital Metal) hergestellt. Sie werden hinsichtlich der endkonturnahen Geometrie gescannt und dann maschinell auf von einem Transportsystem für die Laser-Nachbearbeitung positioniert. Das HYPROLINE-System integriert somit die komplementären Fähigkeiten von AM und Laserbearbeitung. Zusammen mit Prozessüberwachung und Metrologie soll dies unter anderem die Time-to-Market reduzieren, zu weniger Ausschuss und Abfall führen und bessere Produkte mit einem höheren Marktwert ermöglichen.

Die Forscher konzentrieren sich auf drei verschiedene Metalle: Edelstahl 316L, Titan und Kupfer. Die Pilotimplementierung soll mit der Serienfertigung von kundenspezifischen hochwertigen Teilen in der Größenordnung von 10 mm für Schmuck, Zahnteile und Mikrowellenelektronik demonstriert werden.

Bislang hat das Konsortium mit dem verbesserten Drucksystem die ersten 3D-Edelstahlteile gedruckt und den Ausschuss dabei drastisch reduziert. Mit den Teilen wird das gesamte HYPROLINE-System getestet, um die Genauigkeit beim Ausarbeiten kleiner Merkmale zu erhöhen. Außerdem haben die Forscher damit begonnen, die Verarbeitungsparameter für das Laserpolieren der endformnahen Metallteile zu definieren, einschließlich des kritischen Input-Scanning.

Angesichts der sehr großen Datenmengen ist die Softwareentwicklung eine wichtige Komponente. Das Team macht wichtige Fortschritte beim Datenfluss für das Scannen von Geometrien mit sehr hoher Präzision und bei der Verarbeitung dieser Informationen. Die Daten werden auch für die Steuerung der Bearbeitungswerkzeuge und für Inline-Qualitätssteuerungsalgorithmen verwendet werden.

Das automatisierte und schnelle HYPROLINE-System für die Produktion von kleinen Metallteilen mit hoher Präzision verspricht, die Wettbewerbsposition europäischer KMU erheblich zu verbessern. Es wird außerdem die Produktion von innovativen Komponenten ermöglichen, die zuvor für die Verbraucher unerschwinglich waren.