Titel:
WAAM Forward Lausitz

Laufzeit:
12.12.2024 – 31.12.2026

Förderkennzeichen:
23.2.2.2

Projektziel:
Im Rahmen dieses Projekts findet eine ganzheitliche Entwicklung der WAAM-Technologie (Wire Arc Additive Manufacturing, Lichtbogenauftragsschweißen) in Kooperation mit der DMFG Solutions GmbH statt. Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Reduktion der Fertigungskosten und damit die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des WAAM-Verfahrens. Dazu entwickelt die DMFG Solutions GmbH neuartige Anlagenkonzepte für das Hochleistungsschweißen inklusive innovativer Kühlkonzepte.
Der Forschungsschwerpunkt des Fachgebiets Hybride Fertigung liegt in der Entwicklung neuartiger Bahnführungsstrategien für das WAAM-Verfahren. Dazu werden simulative Methoden eingesetzt und die Ergebnisse experimentell an der vorhandenen Analgentechnik validiert. Im Detail wird mittels Simufact Welding die Temperaturführung eines WAAM-Prozesses hinsichtlich des in-situ Vorwärmens, der Schmelzbadlebenszeit sowie Abkühlrate optimiert. Dadurch soll die Fertigungskette um die Schritte des Vorwärmens der Bauplatten vor dem WAAM-Prozess sowie der Wärmebehandlung des WAAM-Bauteils nach dem Prozess reduziert werden.

Titel:
Nachbearbeitungsmetallurgie von additiv hergestellten Eisenaluminiden

Laufzeit:
01.11.2024 - 31.10.2026

Förderkennzeichen:
HA7077/7-1

Projektziel:
Das Projekt verfolgt das Ziel, Eisenaluminid-Legierungen (Fe-Al) als vielversprechende Alternative zu Stählen und Superlegierungen für Anwendungen bei mittleren Temperaturen zu untersuchen. Im Fokus steht die Herstellung von Fe₃Al-basierten Legierungen mittels LPBF und die anschließende Warmumformung der erzeugten Vorformen. Dabei wird erforscht, ob eine gezielte Beschleunigung des additiven Fertigungsprozesses trotz möglicher Einbußen in Materialdichte und -qualität durch den nachfolgenden Schmiedeprozess kompensiert werden kann. Zudem werden die Auswirkungen zentraler Prozessparameter u.a. Laserleistung, Scangeschwindigkeit, Schichtdicke und Scanning-Strategie auf die Mikrostruktur und Defektbildung untersucht. Ergänzend wird das Verhalten der Porenschließung sowie die dynamische Rekristallisation (DRX) während der Warmumformung durch eine Kombination aus numerischer Simulation und experimentellen Analysen erforscht.

Titel:
Modellbasierte Entwicklung eines Hybridprozesses zur Oberflächenveredelung mittels in-line Beschichtung und inkrementelles Rekristallisationswalzen (HeatCoatRoll)

Laufzeit:
01.11.2024 – 30.04.2027

Förderkennzeichen:
HA 7077/10-1

Projektziel:
Das Gesamtziel des Forschungsvorhabens „HeatCoatRoll“ ist die Entwicklung eines Grund-verständnisses für Prozess-Struktur-Eigenschafts-Korrelationen. Dies dient als Grundlage für die Gestaltung einer wirtschaftlichen Inline-Fertigungskette, die einen Beschichtungsprozess mit inkrementellem Rekristallisationswalzen (IRW) integriert.
Die „HeatCoatRoll“-Initiative entwickelt ein nachhaltiges Hybridverfahren, das thermisches Spritzen (TS) oder Laser-Pulver-Auftragschweißen (LPA) mit Rekristallisationswalzen kombiniert. 
Durch eine Kombination aus simulationsbasierter Prozessgestaltung und experimentellen Studien wird ein digitales Vorhersagemodell für präzise Beschichtungssimulationen erstellt. Dieses Modell soll den Weg für umfangreiche industrielle Anwendungen ebnen.

Titel:
Erweiterung einer L-PBF-Anlage mit einem akustischen Monitoringsystem

Laufzeit:
21.10.2024 - 31.10.2025
verlängert bis 31.03.2026

Förderkennzeichen:
86002145

Projektziel:
Die additive Fertigung mit dem pulverbettbasierten L-PBF-Verfahren dient dazu, Bauteile mit komplexen Geometrien endkonturnah zu fertigen. In Abhängigkeit von den Parametern können dabei Bauteilfehler wie Poren oder Bindefehler auftreten. Das Ziel dieses Projektes ist es, die Kompetenzen des Fachgebiets Hybride Fertigung im noch jungen Bereich des akustischen Monitorings des L-PBF-Prozesses zu erweitern, um Prozessfehler effektiv zu detektieren, zu quantifizieren und Methoden zu deren Behebung zu entwickeln. Hierfür soll für die bereits am Fachgebiet vorhanden AconityMIDI ein entsprechendes System beschafft werden. Die Verknüpfung von Sensordaten mit Bauteilfehlern auf Basis einer generierten Datenbank ermöglicht verschiedene Anwendungen: Datenanalysen erkennen und prognostizieren Fehler, identifizieren Muster in Prozessabweichungen und analysieren die Ursachen häufiger Fehler. Die Optimierung der Prozessparameter zur Vermeidung zukünftiger Fehler ist ebenso möglich.

Titel:
LimE - Laserauftragsschweißen im mobilen Einsatz

Laufzeit:
22.10.2024 – 30.04.2026

Förderkennzeichen:
86002111

Projektziel:
Das Projekt entwickelt das Laserauftragsschweißen für den mobilen Einsatz und integriert es in die Mobile Reparaturfabrik. Durch die gezielte Steuerung von sechs Laserstrahlen wird der Abschmelzprozess optimiert, um Materialanbindung, Oberflächenqualität und Nachbearbeitung zu verbessern. Zudem werden die Einflüsse realer Umgebungsbedingungen auf den Prozess untersucht. Besondere Schwerpunkte liegen auf der Verarbeitung verschiedener Legierungen und Materialkombinationen. Das Vorhaben erweitert die Forschung zur hybriden Fertigung und schafft neue industrielle Anwendungsmöglichkeiten.

Titel:
Entwicklung des auf Sensordaten basierenden KI-Modells AMAIZE-Q zur schnellen Charakterisierung und Zertifizierung von im SLM-Verfahren produzierten Bauteilen

Laufzeit:
15.02.2024 – 31.03.2026

Förderkennzeichen:
KK5446902MA3

Projektziel:
Das Projekt verfolgt mehrere zentrale Ziele zur Verbesserung der Prozesskontrolle und Vorhersagegenauigkeit im Bereich von LPBF. Ein wesentlicher Schwerpunkt liegt auf der Generierung und Korrelation von Sensordaten aus verschiedenen Monitoringsystemen und Maschinen mit den theoretisch vorhergesagten Prozesssignaturen, um eine direkte 1-zu-1-Zuordnung der Daten zu ermöglichen. Darüber hinaus wird ein Kalibrierungsworkflow entwickelt, der eine eindeutige und zuverlässige Integration einer LPBF-Maschine in das AMAIZE-Q-System erlaubt, wodurch die Übertragbarkeit von LPBF-Prozessen zwischen verschiedenen Maschinen erleichtert wird. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung eines maschinellen Lernmodells, das Simulations- und Sensordaten kombiniert, um die Prozessanalyse zu verbessern. Ergänzend werden Korrekturalgorithmen erarbeitet, die es ermöglichen, suboptimale Prozesssignaturen bereits vor dem Druck zu identifizieren und zu korrigieren. Abschließend wird ein Modell entwickelt, das auf Basis der erfassten Prozesssignaturen präzise Vorhersagen über die resultierende Materialmikrostruktur und deren Eigenschaften trifft.

Titel:
Nachhaltige Additive Fertigung für Hochtemperaturanwendungen - „HTA2“

Laufzeit:
01.09.2024 – 31.03.2026

Förderkennzeichen:
PK 85062877

Projektziel:
Das Projekt HTA beschäftigt sich mit der Prozessentwicklung von Hochtemperaturwerkstoffen für die additive Fertigung mittels pulverbettbasiertem Laserstrahlschmelzen (PBF-LB/M). Ziel war es, eine Methodik zur Identifikation von Bauteilen zu entwickeln, die für das Additive Manufacturing geeignet sind, insbesondere für Komponenten aus dem Verbrennungs- und Turbinenbereich. In der zweiten Projektphase wurde das Fachgebiet für hybride Fertigung der BTU in die Entwicklung kostengünstiger Konzepte für das Drucken von Hochleistungswerkstoffen für größere Bauteile einbezogen. Das Projekt beinhaltete eine enge Zusammenarbeit mit zahlreichen Industriepartnern und Berliner Forschungseinrichtungen. Der Fokus lag auf der Anwendung und Optimierung neuer Fertigungstechnologien für thermisch hoch belastbare Materialien in der der Gasturbinenfertigung. Das Fachgebiet hybride Fertigung untersucht dabei das WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) Verfahren unter Verwendung von kriechfesten Nickellegierungen.

Titel:
Hybride klimaschonende Prozesskette für Luftfahrtstrukturteile - Synergie durch beschleunigte additive Fertigung und Schmieden sowie Digitalisierung und Prozess-Monitoring (Akronym: „HILLS“)

Laufzeit:
01.10.2023 – 30.09.2026

Förderkennzeichen:
20W2204C

Projektziel:
Die herkömmliche Herstellung von Flugzeug-Strukturbauteilen durch mehrstufiges Gesenkschmieden führt zu einem hohen Material- und Energieverbrauch, insbesondere bei Titanlegierungen wie Ti6Al4V. Zur Reduktion des Ressourceneinsatzes wird die hybride HILLS-Prozesskette entwickelt, die Additive Manufacturing (AM) mit einstufigem Schmieden kombiniert. Durch Verfahren wie WAAM und L-DEDp soll die spanende Bearbeitung minimiert und die Materialausnutzung verbessert werden. Digitale Simulationsmodelle und Sensordatenanalyse optimieren die Prozesseffizienz und unterstützen die Qualitätssicherung. KI-gestützte Prozesssensorik ermöglicht zudem eine kontinuierliche Optimierung zur Senkung von Energiebedarf, Produktionszeiten und -kosten.

Titel:
Datengetriebene Wirkflächenanpassung von Schmiedewerkzeugen (DatProForge)

Laufzeit:
01.07.2023 – 30.06.2026

Förderkennzeichen:
520194997

Projektziel:
Das Forschungsprojekt zielt darauf ab, ein grundlegendes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Messdatenveränderungen, gezielt modifizierten Prozesszuständen und dem Wirkflächendesign beim Gesenkschmieden zu erarbeiten. Durch den Einsatz von KI-Methoden soll die Wirkflächengeometrie so optimiert werden, dass die Prozessresilienz steigt und die Ausschussrate reduziert wird. In der ersten Förderperiode werden experimentelle Grundlagen für einen einstufigen Gesenkschmiedeprozess geschaffen, um den Umformvorgang digital zu erfassen und Prozessunsicherheiten zu analysieren. Die daraus entstehenden Referenzdatensätze bilden die Basis für eine mögliche zweite Phase, in der ein datengetriebenes Gestaltungsmodell entwickelt wird. Dieses KI-gestützte Modell soll Prozessstörungen quantifizieren und Empfehlungen für ein optimiertes, resilienteres Wirkflächendesign ableiten.

Prozess-Werkstoff-Geometrie-Wechselwirkungen bei der Herstellung von metallischen und nichtmetallischen Komponenten für hybrid-elektrische Flugantriebe (FAST)

Laufzeit: 01.09.2022 - 31.08.2026

Förderkennzeichen: 20L2105E1

Projektziel: Das Gesamtziel des Teilvorhabens (BTU) im Verbundvorhaben „Konzeption und Entwicklung von integrierten, innovativen und digital vernetzten Prozessketten mit extrem schnellen Fertigungszyklen als Basis einer Agilen Produktion für zukünftige hybridelektrische Luftfahrtantriebe“ ist die Mitentwicklung von modernen, hocheffizienten Fertigungskonzepten sowie Verifizierung dieser Konzepte für Komponenten der hybrid-elektrischen Flugantriebe. Im Vordergrund des Teilvorhabens stehen dabei Fertigungsverfahren LPBF, LMD, WAAM, Warmschmieden sowie die Charakterisierung der Werkstoffe und der mit diesen Verfahren hergestellten Proben. Hierbei soll geklärt werden, inwiefern insbesondere additive Fertigungsverfahren eine Beschleunigung der Prozesskette zur Fertigung der Komponenten von hybridelektrischen Antriebssystemen (HEAS) bewirken können. Die aus den Prozessen gesammelten Daten dienen dem Aufbau des Digitalen Produktionszwillings beim Projektpartner Fraunhofer-Gesellschaft. Dadurch liefert das Teilvorhaben einen wesentlichen Beitrag zum Aufbau eines extrem schnellen Fertigungsnetzwerkes, welches eine Fertigung der Komponenten des hybridelektrischen Antriebsstrangs (HEAS) oder repräsentativer Elemente in weniger als 6 Wochen sicherstellt.

Titel:
Powder Laser - Direct Energy Deposition und Nachbearbeitung von WC-verstärktem IN625-Vollmaterial

Laufzeit:
01.11.2025 - 30.04.2028

Förderkennzeichen:
HA 7077/15-1

Projektziel:
Ziel des Projekts ist die systematische Entwicklung und Bewertung einer integrierten Prozesskette aus Laser Metal Deposition (LMD), Warmumformung und Wärmebehandlung für die Legierungen IN625 und IN625/WC. In Zusammenarbeit zweier Lehrstühle (FHF und MWT der BTU Cottbus-Senftenberg) werden zunächst rissfreie, dichte Werkstoffe durch optimierte LMD-Prozessparameter erzeugt und der Einfluss von WC-Partikeln auf Mikrostruktur, Phasenzusammensetzung und Porosität untersucht. Darauf aufbauend wird in der zweiten Projektphase die Warmumformbarkeit analysiert, wobei insbesondere die kinetischen Mechanismen der dynamischen Rekristallisation, die Gefügeverfeinerung sowie die Bildung sekundärer Karbide experimentell und modellbasiert beschrieben werden. Ergänzend werden geeignete Lösungsglühbehandlungen entwickelt, um schädliche Phasen aufzulösen und eine für das Kriechverhalten optimale Korngröße einzustellen. In der dritten Projektphase werden die mechanischen Eigenschaften der additiv gefertigten, umgeformten und wärmebehandelten Werkstoffe umfassend charakterisiert, mit Fokus auf Verschleiß-, Hochtemperatur-Zug- und Kriechverhalten. Die Ergebnisse werden mit kommerziell geschmiedetem IN625 verglichen, um die Leistungsfähigkeit der vorgeschlagenen Verfahrenskombination gegenüber konventionellen Herstellungsrouten zu bewerten. Abschließend wird ein mathematisches Modell zur Beschreibung des Kornwachstums während des Lösungsglühens entwickelt, das die wesentlichen Prozess- und Werkstoffparameter berücksichtigt.

Titel: 
Entwicklung ressourcen- und energieeffizienter Stützstrukturen für das selektive Laserschmelzverfahren auf Basis der Topologieoptimierung (RESOPT)

Laufzeit:
01.12.2025 - 30.11.2027

Förderkennzeichen:
KK5053509KT4

Projektziel:
Das Ziel dieses Projektes ist es eine innovative Topologieoptimierungsmethode zu entwickeln, mit welcher die für 3D-Druckverfahren benötigten Stützstrukturen geometrisch optimiert werden sollen. Für Verfahren wie dem selektiven Laserschmelzen ist neben, der durch Eigenspannungen verursachten, mechanischen Belastungen insbesondere auch auf eine schnelle Abführung der im Prozess eingebrachten Wärmeenergie zu achten. So kann ein erhöhter Anteil an hochfesten Gefügebestandteilen in den gefertigten Bauteilen generiert werden. Um eine möglichst effiziente Berechnung der Wärmeenergie zu ermöglichen, wird ein Modell aufgebaut, welches auf der Methode der inhärenten Dehnungen basiert. Dabei wird der Prozess für ein vereinfachtes Modell über drei bis fünf Schichten berechnet, um so die mechanischen Beanspruchungen basierend auf der Temperaturhistorie zu ermitteln. Nach einer Validierung der Ergebnisse im Realversuch sollen diese auf das reale Bauteil übertragen werden, was eine beschleunigte Ermittlung der mechanischen Belastungen im Prozess, basierend auf der Temperaturhistorie ermöglicht. Die Analyseergebnisse werden als Grundlage genutzt, um die Topologieoptimierungsmethode zu validieren.

Projektträger:
AiF Projekt GmbH