Hybride Bauteile bestehen aus einem additiv und einem konventionell gefertigten Teil. Mit der aktuell verfügbaren Anlagentechnik im Laser-Strahlschmelzen (engl. powder bed fusion of metals using laser beam, PBF-LB/M) ist die Hybridbauweise nur mit wenig Flexibilität möglich. Es sind bisher aufwendige manuelle Arbeitsschritte notwendig mit geringer digitaler Verknüpfung entlang der Prozesskette.
Im Projekt sollte die Hybridbauweise industriell erschlossen werden unter Berücksichtigung folgender Aspekte:
- Bauteilidentifizierung zur Hybridbauweise anhand von Geometrie und Fertigungskosten
- Erweiterung der Anlagentechnik zur Hybridbauweise hinsichtlich Mess- und Spannsystemen
- Entwicklung von Softwarelösungen zur Erhöhung des Automatisierungsgrades entlang der Prozesskette
rechts: Hybride Einspritzdüsen (Anwendungsfall MAN Energy Solutions) auf Adapterplatte. Grundkörper: 42CrMo4, Additiver Aufbau: 1.2344. (Quelle: Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV)
In Kooperation mit den Anwendern wurden drei Demonstratorbauteile identifiziert. Anhand der Anwendungsfälle wurden Spann- und Messsysteme ausgewählt und bewertet, der Materialübergang erarbeitet sowie Softwarelösungen zur Bauteilidentifizierung, Auslegung und Fertigung der hybriden Bauteile entwickelt. Abschließend wurden Demonstratorbauteile anwendungsnah getestet.
Der Materialübergang konnte für alle Bauteile defektfrei umgesetzt werden (siehe. exemplarisch Abbildung links). Ein Übertrag auf weitere Materialien bzw. Materialkombinationen ist möglich. Es wurden mehrere Mess- und Spannsysteme reversibel in die Anlagentechnik integriert und getestet. Softwareseitig wurden ein CAD-Tool zur Analyse der Komplexität sowie ein auf Python basierendes Tool zur Bauteilpositionierung entwickelt. Damit konnten Demonstratoren in hybrider Bauweise realisiert werden (siehe Abbildung rechts). Die Erkenntnisse aus dem Projekt liefern einen wesentlichen Beitrag zur Automatisierung und Befähigung der Hybridbauweise für die industrielle Fertigung.
