Verbundprojekt: Robuste Additive Fertigung von funktionalen, leichten, integrierten und anpassbaren Metall-Strukturbauteilen, Teilvorhaben: Entwicklung eines computergestützten Modells zur Vorhersage und Vermeidung von WAAM-Bauteilfehlern

Für effiziente Elektrofahrzeuge erfordern leichte und hochleistungsfähige Komponenten wie Elektromotor- und Batteriegehäuse das Fügen mehrerer Teile mit komplexer Geometrie. Zur Verringerung der Teilezahl ist dringend ein innovatives Konzept erforderlich, ohne die gewünschten strukturellen, thermischen und mechanischen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Die Leistungsfähigkeit der traditionellen Verfahren beschränkt dieses erheblich. Mit dem 3D-Drucken (additive Fertigung mit MSG, WAAM), wird es durch das Aufdrucken zusätzlicher Strukturen auf einfache Guss- oder Strangpressteile möglich, die Teileanzahl sowie aufwändige Fügeprozesse erheblich zu reduzieren. Diese Strukturen werden mit WAAM dabei schichtweise auf konventionell hergestellte Halbzeuge aufgebaut, die so als einfach gestaltete Grundkörper mit verschiedenen Funktionalitäten wie Lagerungen, Kühlrippen und Befestigungsflanschen maßgeschneidert erweitert werden. Dabei ist eine präzise Regelung des gesamten Druckprozesses zwingend erforderlich, um fehlerfreie, strukturell solide und maßhaltige Bauteile mit den geforderten Bauteileigenschaften herzustellen. Das Vorhaben zielt auf das Drucken individueller 3D-Strukturen auf gegossene oder stranggepresste Aluminiumbauteile, um deren Funktionalität zu erweitern /überhaupt erst zu erzeugen. Die Arbeitspakete umfassen die Entwicklung des In-situ-Prozessüberwachungs-/ regelungssystems, die computergestützte Simulation zur Vorhersage der mechanisch-technologischen Struktureigenschaften, Eigenspannungen und Verformungen sowie Entstehung von Fehlern. Der Nachweis der verbesserten oder erheblich erweiterten Eigenschaften erfolgt in Demonstratoren. Diese werden zur Qualifikation ihrer Eigenschaften für die weitere Verwertung und Serienproduktion Standardtests unterzogen. Die Teilaufgaben werden von allen Partnern im Konsortium systematisch vernetzt durchgeführt, um die Reproduzierbarkeit der entwickelten Technologie und die Erreichung der Gesamtziele zu gewährleisten.