Free-D Printing - Stützmaterialloses, roboterbasiertes, additives Fertigungsverfahren
Förderhinweis
Dieses Vorhaben wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Kurzbeschreibung
Das dynamische und stark wachsende Technologiefeld der additiven Fertigung (vielfach synonym als 3D-Druck bezeichnet) besitzt hohes Potential zum Einsatz in industriellen Produktionsprozessen. Allerdings bestehen teilweise noch technologische Einschränkungen, die eine schnellere Verbreitung der Verfahren behindern. Gleichzeitig definiert die geeignete Nutzung der technologischen Vorteile den Maßstab moderner effizienter Produktionsprozesse. Bis auf einzelne pulverbasierte Verfahrensvarianten, besteht die wesentliche Einschränkung aller etablierter 3D-Druckverfahren in der Notwendigkeit, abhängig von der Bauteilform und der definierten Modellierungsrichtung neben der eigentlichen Bauteilform zusätzlich Stützstrukturen modellieren zu müssen. Dies stellt einen erhöhten Planungs- und Produktionsaufwand dar. Dieses Erfordernis resultiert aus der Modellaufbaustrategie, die alle etablierten additiven Fertigungssysteme umsetzen. Dabei erfolgt die Modellierung entgegen der Schwerkraftrichtung in einer unveränderlichen Richtung in horizontalen ebenen Schichten. Mit der Entwicklung einer Modellaufbaustrategie, die einen mehrachsigen Modellaufbau in freigeformten Schichten ermöglicht und mit einer mehrachsigen Kinematik umgesetzt werden kann, entfällt die Notwendigkeit von Stützstrukturen. Das hier vorgestellte Free-D Printing stellt somit eine neue innovative Form der Modellaufbaustrategie für additive Fertigungssysteme dar und besitzt das Potential, additive Fertigungsverfahren zu revolutionieren. Die grundsätzliche Anwendbarkeit konnte, im Rahmen der wissenschaftlichen Arbeiten des Gründerteams, für das FLM-Verfahren untersucht und nachgewiesen werden. Das Konzept der Geometriezerlegung in freigeformte Schichten ist bereits für eine Auswahl an Bauteilformen anwendbar. Das Ziel des Projektes ist die Weiterentwicklung der Modellaufbaustrategie, der Aufbau eines funktionsreifen Prototypen sowie die Entwicklung eines Geschäftsmodells zur Vermarktung der Technologie, durch Absatz von additiven Produktionssystemen und abgestimmten Dienstleistungen. Dazu wird Anlagentechnik inkl. Steuerungstechnik und Prozessequipment ausgelegt, entwickelt und evaluiert. Auf Basis der Prozessuntersuchungen und der Identifikation der Anwendungsgrenzen der bestehenden Modellaufbaustrategie wird das Schichtzerlegungsverfahren weiterentwickelt und die Bahn zur Umsetzung des Modellierungsprozesses mit einem Industrieroboter geplant. Ein zu entwickelndes Softwareframework ermöglicht, mit dieser Schichtzerlegung und Roboterbahnplanung, basierend auf dem CAD-Modell eines zu fertigenden Bauteils, die automatische Berechnung der Roboterbahn, zur Umsetzung der innovativen Modellaufbaustrategie.