Suchen

Additive Fertigung Hybrid-additives Laserauftragschweißen für Großbauteile

Redakteur: Peter Königsreuther

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) und Partner machen Schluss mit dem Vorurteil, dass Roboter für die Additive Fertigung nicht geeignet seien. Das Projekt ProLMD war der Hintergrund dafür.

Firmen zum Thema

Diese Pulverdüse des Fraunhofer-ILT dient zum Laserauftragschweißen in der Schutzgaszelle der ProLMD-Anlage bei Kuka in Würselen. So können auch Großbauteile entstehen.
Diese Pulverdüse des Fraunhofer-ILT dient zum Laserauftragschweißen in der Schutzgaszelle der ProLMD-Anlage bei Kuka in Würselen. So können auch Großbauteile entstehen.
(Bild: Fraunhofer-ILT / R. Baumgarten)

Im Rahmen des Projekts entstanden neue Hybridprozesse, die konventionelle Fertigungsverfahren mit dem Laserauftragschweißen (Laser Material Deposition, kurz LMD) und drei Robotern zu einer neuen Fertigungsalternative vereinen. Das Erfolgsrezept erklären hier die Experten des BMBF, des Karlsruher Instituts für Technologie, von Kuka Industries und natürlich vom Fraunhofer-ILT.

Additive und konventionelle Prozesse kombiniert

Dr. Helmut Bossy ist Referent und stellvertretender Leiter des Referats 521 „Zukunft von Arbeit und Wertschöpfung; Industrie 4.0“ im Bundesministerium für Bildung und Forschung, BMBF, Bonn. Er macht den Anfang und freut sich besonders, dass sich das Projekt von Anfang an dadurch hervorgehoben hat, das alle Beteiligten hochmotiviert und sehr koordiniert die Arbeit abgewickelt haben.Schnell sei man beim Laserauftragschweißen aufgrund von Basisarbeiten am ILT bei der Applikation kleinerer Strukturen auf großflächigen Bauteilen erfolgreich gewesen. „Hier kombiniert man zwei Prozesse. Und zwar das Pulver- und das Drahtschweißen. Vielversprechend sind auch Alternativen, die konventionelle Verfahren, wie Zerspanungsprozesse sowie das Umformen mit der Additiven Fertigung dieser Art verquicken“, so Bossy. Die Expertengruppe, die das BMBF bei der Auswahl zu fördernder Projekte berät, habe sich also in ihrer Einschätzung nicht geirrt.

Bildergalerie

Man braucht nicht immer die Präzision einer Werkzeugmaschine

Günter Neumann, Head of Kuka Business Unit Laser Applications bei der Kuka Industries GmbH & Co. KG aus Würselen, schickt voraus: „Kuka hat bei der Übernahme der Reis Robotics die Reis Lasertec in Würselen in der Nähe des Fraunhofer-ILT in Aachen mit übernommen, um die damals bereits bestehenden guten Kontakte weiter auszubauen.“ Deshalb sei man auch so affin, was solche Projekte angehe. „Wir stufen die Additive Fertigung als einen Zielmarkt ein, für den wir versuchen mit unserer Robotertechnologie einen Standard zu setzen.“ Es gebe für die Additive Fertigung zwar bereits hochspezialisierte Werkzeugmaschinen, die jetzt auf den Markt kämen. Neumann sagt aber, man will das Ganze günstiger machen und eine standardisierte Roboterzelle entwickeln. „Wir werden niemals die Genauigkeit von einer Werkzeugmaschine erreichen, aber diese Präzision braucht es auch nicht überall“, stellt der Kuka-Entscheider klar. Das Ergebnis des Projekts, hat das bestätigt. Nicht zuletzt konnte durch die Förderung eine preiswerte, kleinere und aufs Wesentliche abgespeckte Variante der ProLMD-Roboteranlage entwickelt werden, die auch für kleine und mittlere Unternehmen erschwinglich ist, so Neumann.

LMD für Großbauteile nutzbar zu machen, ist ein Riesenschritt

Prof. Johannes Henrich Schleifenbaum ist Inhaber des Lehrstuhls „Digital Additive Production DAP“ an der RWTH Aachen University. Der bekannte Experte beurteilt die Arbeiten am ILT wie folgt: „So ist das Fraunhofer-ILT das erste Institut in Deutschland, das sich voll und umfassend mit den Themen Digitalisierung, Additive Manufacturing (AM) und 3D-Druck beschäftigt. Daraus hat sich eine wachsende Community entwickelt, die das Thema auch vom Design her denkt.“ Zum Thema ProLMD gefragt, gibt Schleifenbaum folgende Antwort: „LMD ist im Bereich Beschichtung bekannt, im Bereich AM aber noch eine relativ junge Technik, aber ein sehr vielversprechendes Verfahren mit vielen Vorteilen, weil wir nur lokal Material zuführen und so viel größere Bauteile entstehen können.“ Die Additive Fertigung arbeitet normalerweise schichtweise. führt er weiter aus, und damit nur langsam. „Sie ist im Vergleich zum klassischen Gieß- oder Umformverfahren meist recht teuer. Als Riesenschritt kann man betrachten, dass das Verfahren zur schnellen und günstigen Produktion großer Bauteile nun dienen kann. Außerdem lässt es sich nahtlos in bestehende Prozessketten integrieren“, betont Schleifenbaum. Außerdem fangen viele Beteiligte nun an in Prozessketten zu denken, merkt der Wissenschaftler an. „ Wir decken nun die gesamte Prozesskette ab und definieren die Schnittstellen entlang der Reifegrade der Verfahren. Nur so entsteht eine wirklich funktionsfähige Prozesskette, die auch in der Industrie Anwendung findet“, fasst er zusammen. Das sei einmalig, und schon fast die Quadratur des Kreises, dass man jetzt diese Technik in so einem Projekt der Industrie komplett verfügbar machen könne.

(ID:46966513)