FORAnGen

Bayerischer FORschungsverbund zur Auslegung nachhaltiger Produkte mittels Generative Design

Teilprojekt 4: Ressourcenschonende Serienfertigung von Gussteilen mit 3D-gedruckten Kernpaketen und von Metall 3D-gedruckten Bauteilen

Zur Ermöglichung von nachhaltigen und komplexen Bauteilen durch optimierte Gießprozessgestaltung wird eine Spezifizierung der Funktionsanforderungen an das Generative Design aus-gearbeitet, die auch die konkreten Gestaltungsregeln zur Bauteil- und Formauslegung in der Gießereitechnik beinhaltet. Es wird das Generative Design 3D-gedruckter Sandgießformen untersucht, um das Potenzial der Gestaltungsfreiheit der additiven Fertigung auszuschöpfen und entsprechend den Anforderungen der Gießereitechnik auszulegen. Weiterhin werden neuartige Konzepte zur Fertigung komplexer Bauteile und zur Optimierung der Gießerei-Prozessketten entwickelt. Diese umfassen den gesamten Produktionswertstrom von der Minimierung des Formstoffverbrauchs bis hin zur Entkernung der Gussbauteile. Ein äquivalenter Ansatz wird für direkt gedruckte Bauteile aus Metall mittels Metall Binder Jetting angewendet. Die Optimierung der eventuell nötigen Stützstrukturen zur Minimierung der Verformung beim nachgelagerten Sinterprozess sowie zur Minimierung des Materialverbrauchs stehen dabei im Mittel-punkt. Die Verteilung der Bauteile im 3D-Drucker-Baufeld sowie die Gestaltung der gesamten Prozesskette werden im Hinblick auf eine ressourcenschonende Serienfertigung bewertet und ausgelegt.
Da im Gegensatz zu den etablierten Fertigungsverfahren bislang kaum Daten für das Sand- / Metall Binder Jetting für eine Nachhaltigkeitsbewertung zur Verfügung stehen, wird begleitend zu den Versuchsreihen eine umfangreiche Parameteranalyse durchgeführt. Ziel ist dabei Energie- und Stoffströme für unterschiedliche Materialien, Bauteilgeometrien und Produktionsparameter direkt zu messen sowie Abhängigkeiten sowie relevante Einflussgrößen zu identifizieren. Die Ergebnisse fließen dabei zum einen in die Fertigungsstudien und der Optimierung von Fertigungsparameter mit ein. Zum anderen können durch diese Vorgehensweise auch hoch-qualitative Primärdaten für die automatisierte Nachhaltigkeitsbewertung von im Generative Design entwickelten Bauteilen in TP 2 bereitgestellt werden.

Projektpartner: