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30.09.2017
Linienintegration additiver Fertigungsverfahren (Heinz Schmitz)

Industrie 4.0, Prozessketten, additive Fertigungsverfahren: Die Industrie befindet sich seit Jahren in einem massiven Wandel. Produktionszyklen müssen zum einem immer schneller und flexibler werden, zum anderen geht der Trend hin zu einer ganzheitlich vernetzten Produktionskette.

Den additiven Fertigungsverfahren – also „aufbauenden“ Fertigungsverfahren wie dem industriellen „3D-Laserdruck“ – kommt bei diesem Wandel hin zur Produktionsstätte der Zukunft eine besondere Bedeutung zu. Ihr Vorteil: Sie können flexibel die unterschiedlichsten Geometrien realisieren und machen so die Massenfertigung individualisierter Produkte möglich. Mehr noch: Sie eröffnen die Fertigung komplexer Strukturen ohne wesentlichen Mehraufwand.

Bei der additiven Herstellung metallischer Bauteile haben Laser- und elektronenstrahlbasierte Verfahren bereits Einzug in erste Serienanwendungen gehalten – meist jedoch nur als Insellösung ohne durchgängige Einbindung in Prozessketten. Typische Anwendungsgebiete von additiven Fertigungsverfahren finden sich zurzeit in der Prototypenfertigung und in Märkten, in denen in der Regel hochpreisige Produkte in kleinen Stückzahlen gefertigt werden, z. B. für medizinische Implantate, Werkzeug- und Formenbau oder Sonderanfertigungen mit komplexen Geometrien. Vereinzelt werden auch bereits spezialisierte Teile wie Sensorgehäuse oder Einspritzdüsen für Flugzeugturbinen in Kleinserien gefertigt.

Dank der engen Kooperation zwischen den Anbietern und Anwendern additiver Fertigungstechnologien besitzt Deutschland eine sehr gute Ausgangsposition, um im internationalen Wettbewerb seine Führungsrolle auch künftig zu behaupten und auszubauen. Hier sind jedoch noch zahlreiche Herausforderungen zu bewältigen und einige Forschungsanstrengungen notwendig.

Dazu ist es erforderlich, Prozessketten vollständig abzubilden, die additive Fertigung besser in Produktionsabläufe zu integrieren und industrielle Anwendungen in den Vordergrund zu stellen. Dabei ist die Digitalisierung der Produktion ein wesentlicher Aspekt, und zwar durchgängig – vom Design über die Fertigung bis zu Vertrieb und Wartung. Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht auch noch bei den Ausgangsmaterialien, bei den Laser- und Elektronenstrahlsystemen, bei der Prozessüberwachung bis hin zu einheitlichen, durchgängigen Softwarelösungen und industrietauglichen Standard-Schnittstellen.

Im Mittelpunkt der Fördermaßnahme stehen bislang ungelöste Herausforderungen der Linienintegration additiver Fertigungsverfahren. Daher werden an die zu fördernden Projekte folgende Anforderungen
gestellt:

* Die Projekte müssen von industriegeführten Konsortien durchgeführt werden. Um Zulieferketten abzusichern und die Breitenwirksamkeit der Fördermaßnahme sicherzustellen, wird dabei eine starke Einbindung des Mittelstands angestrebt.

* Gegenstand eines Projekts müssen Forschungsarbeiten zur Einbindung mindestens eines additiven Fertigungsschritts in die Prozesskette für eine konkrete Produktoption sein. Dabei muss die komplette Prozesskette betrachtet werden.

* Im Projekt muss zwingend eine Demonstration im Umfeld der Serienfertigung / Linienintegration bei den Industriepartnern / Endanwendern erfolgen.

* Für die betrachtete Prozesskette müssen Lösungen für alle Hemmnisse – vom Werkstoff über die Anlagentechnik bis zum Produktionsumfeld inkl. vor- und nachgelagerter Produktplanungs- und Fertigungsprozesse adressiert werden.

* Die Projekte sollen konkrete Anwendungen aus Schlüsselbranchen der deutschen Industrie adressieren, um eine hohe Sichtbarkeit und damit Signalwirkung für die additive Fertigung in Deutschland zu erzielen.

Siehe auch:
http://www.photonikforschung.de/
http://www.heinz-schmitz.org



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