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TU Berlin

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Energieeffiziente Leichtbaukonzepte durch den Einsatz von 3D-Metalldruck und neuartigen Aluminiumlegierungen – LightPrint

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Ein Ziel der 21. UN – Klimakonferenz ist die Reduktion der globalen Treibhausgasemissionen. Ein wesentlicher Einflussfaktor auf eben diese Emissionen ist der Energie- und Ressourcenbedarf technischer Systeme. Generative Fertigungsverfahren stellen durch ihre höhere Materialeffizienz (Buy-to-Fly ratio) eine gute Alternative zu konventionellen Fertigungsverfahren dar. Der additive Aufbau mittels MSG-Lichtbogenschweißen eignet sich durch hohe Aufbauraten ausgezeichnet für die Fertigung großvolumiger Bauteile und birgt somit ein hohes Einsparpotential hinsichtlich der Treibhausgasemissionen. Die Verwendung von Leichtbaumaterialien wie zum Beispiel Aluminiumlegierungen kann dieses Potential noch erhöhen.

Die Herausforderung beim 3D-Metalldruck von Aluminiumlegierungen mittels MSG-Verfahren liegt darin einen fehlerfreien Aufbau hinsichtlich Riss- und Porenbildung zu garantieren. Darüber hinaus sollen durch gezielte Wärmeführungsstrategien die gewünschten mechanisch technologischen Eigenschaften während des Prozesses im Bauteil eingestellt werden. Im Rahmen dieses Projektes wird die gesamte Wertschöpfungskette für die Aluminiumlegierungen AW-6082 und AW-5083 durch die Verbundpartner an die Bedürfnisse des Marktes angepasst.

Besondere Herausforderungen bestehen darin neuartige, TiB-legierte Drähte herzustellen und prozesstechnisch zu verarbeiten. Mit Hilfe metallographischer Untersuchungen und Mikrobereichsanalysen wird das Kornfeinungspotenzial der Drähte analysiert und quantifiziert. Die Ergebnisse fließen wiederum direkt in die Drahtherstellung ein. Im weiteren Verlauf werden Prinzipbauteile erstellt um die Zähigkeit sowie Festigkeit bei statischer und schwingender mechanischer Belastung zu bestimmen. Während des 3D-Druckes werden prozessrelevante Daten erfasst, die dem Aufbau einer dynamischen Datenbank dienen. Die Korrelation von Prozessdaten mit mechanisch technologischen Kennwerten sowie möglichen nachteiligen Prozesseigenschaften (Poren, Heißrisse, Verzug) mit Hilfe von künstlicher Intelligenz führt zu einem empirischen Prozessmodel welches die Grundlage der adaptiven Wärmeführung bildet. Die abgeleitete Wärmeführungsstrategie und Wärmenachbehandlung werden ständig weiterentwickelt.

Projektträger: DLR

Förderzeitraum: 01.03.2018 - 28.02.2020

Projektpartner: TU-Berlin Fachgebiet Fügetechnik, GEFERTEC GmbH, MIG WELD GmbH, FIT AG

Ansprechpartner: René Winterkorn

 

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