Projektleiter des Vorhabens ist Prof. Dr. Udo Jung vom Kompetenzzentrum für Automotive, Mobilität und Materialforschung. Bei der Umsetzung des Projektes arbeiten die Friedberger Forscher mit der Firma Continental Engineering Services aus Frankfurt zusammen. Gegenstand der Forschung ist das Metall-Laserstrahlschmelzen als industrielle 3D-Drucktechnik, mit der sich ein Produkt schichtweise aufbauen lässt. Ein von einem CAD-Datensatz gesteuerter Laserstrahl verschmilzt bei Temperaturen von mehreren hundert Grad sehr dünne Pulverschichten. Die Bearbeitung erfolgt Schicht für Schicht in vertikaler Richtung.

Diese Art der additiven Fertigung hat gegenüber konventionellen Verfahren verschiedene Vorteile. So gibt es nicht die Schwierigkeiten herkömmlicher Produktionsformen, die zum Beispiel bei Gussteilen Hohlräume oder Hinterschneidungen vermeiden müssen. Außerdem lässt sich jedes Bauteil ohne Werkzeugwechsel individuell herstellen. Damit wird auch eine Kleinserien- oder Einzelteilfertigung attraktiver. Ersatzteile können bei Bedarf dezentral produziert werden und machen eine Lagerhaltung überflüssig.

Beitrag zur Mobilität

Für die Automobilindustrie kann die Technologie, die bisher vor allem in der Luftfahrt und der Medizintechnik eingesetzt wird, „durch Gewichtseinsparung einen maßgeblichen Beitrag zu einer emissionsarmen und ressourcenschonenden Mobilität leisten,“ so Jung. Werkstoff- und Bauteileigenschaften wie ausreichende Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit sind dabei unverzichtbar. Maßgeblich hierfür wiederum ist die Materialbeschaffenheit in den Randschichten des Bauteils, wo es nicht zu Gaseinschlüssen oder nicht aufgeschmolzenem Pulver kommen darf.

„Ziel unseres Projektes ist, mittels geeigneter Belichtungsstrategien Fahrzeugkomponenten zu entwickeln und zu fertigen, die im Randbereich die erforderliche hohe Qualität aufweisen. Im Umkehrschluss lassen sich dann beim Laserstrahlschmelzen der Kernbereiche, die eine geringere Qualität aufweisen dürfen, die Bauzeiten reduzieren und die Fertigungskosten senken, ohne dass die Qualität leidet,“ betont der Leiter des Labors für Leichtbau und Betriebsfestigkeit. „Das gezielte Einbringen solcher gradierten Werkstoffeigenschaften durch die Modifizierung des Fertigungsverfahrens über die Belichtungs- und Aufbaustrategie von Metallen ist bisher nicht erforscht. Wir sehen die Chance, auf diese Weise den Prozess des Metall-Laserstrahlschmelzens zu verbessern und für eine neue Fahrzeugtechnologie zu nutzen,“ sagt Jung. Als Bauteile, für die das Verfahren infrage kommen, nennt er Komponenten der Radaufhängung wie Radträger und Dämpfer oder hochbelastete Motorhalter.

Das Vorhaben hat eine Laufzeit von vier Jahren und wird im Rahmen des Programms „Forschung an Fachhochschulen“ finanziert, zu dessen Zielen die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses gehört. In dem Friedberger Projekt ist deshalb auch eine Promotion vorgesehen. Kooperationspartner ist dabei Prof. Dr. Michael Vormwald vom Fachgebiet Werkstoffmechanik der TU Darmstadt.

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