Verbundprojekt: Robuste Additive Fertigung von funktionalen, leichten, integrierten und anpassbaren Metall-Strukturbauteilen; Teilvorhaben: Prozessentwicklung und Integration einer adaptiven WAAM-Abkühlzeitregelung

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. Das Teilvorhaben plant die Entwicklung einer Prozessregelung mit dem Ziel, hybride Bauteile in Null-FehlerQualität mit optimalen mechanisch-technologischen Eigenschaften herzustellen. Dafür werden mehre optische Sensoren bzw. Kameras zur Überwachung und Regelung aller relevanten Prozessparameter während des Prozesses in Echtzeit integriert. So werden während des laufenden Druckprozesses dafür mit der Thermografie lokale transiente Abkühlzeiten ermittelt und geregelt sowie mit der UV/VIS/NIR-Spektroskopie der Lichtbogen überwacht, um die Robustheit der additiven Fertigung mit WAAM maßgeblich zu erhöhen.