Extremer metallischer Leichtbau und optimierte Funktionalitat mittels neuartiger Schichtfertigungsverfahren

摘要

Metallischer Leichtbau ist gepragt von der Werkstoffwahl, den dazu am besten passenden Verarbeitungsmethoden und der Fahigkeit und Kreativitat der CAD-Ingenieure. Heute kann man mittels rechnergestutzter Topologie-Optimierungswerkzeuge die 3D-Geometrie eines Bauteils hinsichtlich seiner mechanisch-technologischen Anwendung/Belastung derart anpassen, dass - abhangig vom Reifegrad des etablierten Designs - Verbesserungen in Gewicht oder Funktion von bis zu 50% erzielbar werden. Jedoch sind diese Bauteile in der Regel nicht mehr klassisch durch zerspanende Verfahren ("subtraktiv") fertigbar. Das Aufkommen der "additiven" Fertigungstechnologien, wie Laser- und Elektronenstrahl- Pulverbett-Schmelzen, bei denen das gewunschte Bauteil schichtweise aus dem Rechner heraus dreidimensional reproduziert wird, hat dieses Dilemma gelost. Von allen Einschrankungen der klassischen 3D-Produktdesign bzw. -Fertigungsprozesse befreit, kann man nun (theoretisch) das ganze Leichtbaupotential nutzen. Als Urformverfahrenskette dem Schmelzschweissverfahren sehr verwandt, sind jedoch werkstoff- und verfahrenstechnische Randbedingungen zu beachten. Auch die Produktabsicherung und Zuverlassigkeit, bis hin zu gemeinsamen Standards und Normen mussen fur die neuen Schichtfertigungsverfahren noch weiterentwickelt werden, was jedoch als Engineering-Herausforderung den Einstieg in diese Technologie nicht behindern sollte.