Projektziel:
Das Teilvorhaben der BTU im Rahmen des Verbundvorhabens „Erforschung und Entwicklung eines kosteneffizienten und flexiblen Verfahrens zur Herstellung V-förmiger Einzelspulen für hocheffiziente elektrische Antriebe“ verfolgt das Ziel, neuartige Fertigungstechnologien zu entwickeln, die das Potenzial besitzen, die Herstellung von Einzelspulen für elektrische Antriebe grundlegend zu verändern. Im Fokus stehen dabei filamentbasierte additive Fertigungsverfahren (FDM) für metallische Werkstoffe. Mit diesen Fertigungsverfahren sollen die Effizienz der Produktionsprozesse erhöht, Materialressourcen geschont und die Herstellkosten deutlich reduziert werden.
Dazu werden im Projekt zunächst die Anforderungen an Filamente und metallische Werkstoffe festgelegt, und dann die Prozessparameter simulativ sowie experimentell untersucht, um geeignete Fertigungsstrategien für die Einzelspulen zu erarbeiten. Die gefertigten Einzelspulen werden hinsichtlich ihrer geometrischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften analysiert und in einem Labormuster erprobt.
Ergänzend wird die umformtechnische Herstellung der V-förmigen Einzelspulen durch numerische Simulationen untersucht und optimiert. Hierzu wird ein Simulationsmodell aufgebaut und anhand experimenteller Umformversuche validiert. Mithilfe des Modells werden geometrische Abweichungen, Werkstoffverhalten und Werkzeugbelastungen analysiert sowie der Einfluss relevanter Prozessparameter bewertet. Auf diese Weise sollen geeignete Prozess- und Werkzeugparameter abgeleitet, Umformfehler reduziert und der experimentelle Versuchsaufwand verringert werden.
Das Projekt leistet somit einen wesentlichen Beitrag zur nachhaltigen Fertigung elektrischer Antriebskomponenten, die durch hohe Material- und Energieeffizienz sowie innovative Fertigungsansätze neue Maßstäbe in der Luftfahrt setzen können.
 

Projektziel:
Die Luftfahrt steht vor der Herausforderung, ihre Klimaziele zu erreichen. Neben effizienteren konventionellen Antrieben sind dafür vor allem innovative, elektrische Antriebssysteme notwendig. Diese müssen deutlich höhere Leistungsdichten erreichen als heutige Elektromotoren und gleichzeitig die strengen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen der Luftfahrt erfüllen.Das Projekt zielt darauf ab, elektrische Antriebe durch hochpräzise und adaptive Designkonzepte deutlich zu verbessern. Im Fokus stehen dabei extrem enge Toleranzen in der Fertigung sowie eine konstante Leistungsqualität. Gleichzeitig sollen autonome Montagesysteme entwickelt werden, die Bauteile selbstständig positionieren und auf Basis digitaler Zwillinge optimal aufeinander abstimmen.Ein zentraler Bestandteil ist der Einsatz eines digitalen Zwillings, der sowohl die Eigenschaften einzelner Komponenten als auch das Verhalten des Gesamtsystems vorhersagt. Dadurch können Fertigungsprozesse in Echtzeit optimiert, Ressourcen eingespart und Entwicklungszeiten deutlich verkürzt werden.Darüber hinaus werden systematisch mögliche Fehlerfälle analysiert und deren Auswirkungen auf Antrieb und Flugzeug bewertet. Ziel ist es, frühzeitig konstruktive Verbesserungen abzuleiten und die Einhaltung luftfahrtspezifischer Zertifizierungsanforderungen sicherzustellen.Insgesamt trägt das Vorhaben dazu bei, leistungsfähigere, effizientere und sicherere elektrische Antriebssysteme für die Luftfahrt zu entwickeln und deren industrielle Umsetzung zu beschleunigen.
 

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.

Projektziel:
Das Projekt entwickelt hochdigitalisierte, agile Fertigungsprozesse für Schlüsselkomponenten hybrid elektrischer Luftfahrtantriebe (u. a. Wärmetauscher und Nickelbasis Halbzeuge) auf Basis additiver Fertigung. Ziel ist es, eine „lernende Fabrik“ aufzubauen, in der Sensorik, Simulation und reale Versuche intelligent verknüpft werden, um Entwicklungszyklen deutlich zu verkürzen, Qualität in Echtzeit vorherzusagen und Ausschuss zu reduzieren. Durch digitale Zwillinge, Multisensorik und Machine Learning entstehen robuste, industrienahe Prozessketten, die eine spätere Nutzung in der Luftfahrt ermöglichen und den Standort Lausitz technologisch im Bereich hybrid elektrischer Antriebe stärken.
In unserem Fachgebiet entwickeln wir ein umfassendes In‑situ‑Monitoring für komplexe LPBF‑Strukturen wie beispielsweise Lidinoid‑Geometrien. Kern ist eine erweiterte optische Tomografie (EOT), bei der schichtweise 2D‑Aufnahmen als Grundlage für hochaufgelöste 3D‑Rekonstruktionen des Bauteils dienen. Zusätzlich erfassen wir Metadaten zur Emission, verstanden als lokal eingebrachte Laserenergie, sowie akustische Signale, die über ein optisches Mikrofon aufgenommen und interferometrisch ausgewertet werden. Durch das Tracking des Lasers mit einer Hochgeschwindigkeitskamera und die zeitlich exakte Synchronisation mit den optischen und akustischen Messdaten können lokale Defekte präzise räumlich zugeordnet und neue Qualitätskriterien für komplexe Wärmetauscherstrukturen abgeleitet werden. Die gewonnenen Messdaten werden als LPBF‑Voxel‑Daten in den digitalen Zwilling überführt und ermöglichen so eine durchgängig räumlich aufgelöste Abbildung von Prozess und Bauteil.

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.

Projektträger:
BMWE: Unternehmen Revier - Regionales Investitionskonzept (RIK) Lausitz

Innerhalb des Bundesmodellvorhabens "Unternehmen Revier" und mit dem Regionalen Investitionskonzept (RIK) Lausitz werden konkrete teilregionale Ansätze und Projekte gefördert, die Beiträge zur Strukturentwicklung im Lausitzer Braunkohlerevier leisten. Im Vordergrund stehen dabei innovative Ideen, die alternative Pfade der regionalen Wertschöpfung eröffnen.

Fördermittelgeber:       Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Abwicklungspartner:    Landkreis Spree-Neiße
Regionalpartner:          Wirtschaftsregion Lausitz GmbH

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.

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.

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.

Projektziele:
Ziel des Gesamtprojektes innerhalb des SPPs ist die Umsetzung des eigenschaftsgeregelten Drückwalzens zur Herstellung von rotationssymmetrischen Präzisionsbauteilen mit definierter Verfestigung. Durch die umfangreichen Vorarbeiten der einzelnen Projektbestandteile sind die einzelnen Zusammenhänge größtenteils bekannt (Messprinzip, Softsensor, Regelauslegung und Umsetzung, Maschinenschnittstelle) und für eine erfolgreiche experimentelle Umsetzung in der beantragten Phase vorhanden.
In der abschließenden Projektphase werden zwei Schwerpunkte gesetzt. Zum einen erfolgen die echtzeitfähige experimentelle Umsetzung unter produktionsnahen Bedingungen und Optimierung des Regelmechanismus für konventionelle Halbzeuge. Hierzu erfolgt zudem der quantitative Nachweis der Bauteilverbesserung durch die Eigenschaftsregelung, indem die Verfestigungseigenschaften durch Umformarbeit beim Stauchen bestimmt werden. Weiterhin erfolgt die Erweiterung auf weitere Werkstoffe (G4Si1, chemische Zusammensetzung ähnlich S355), welche für die additive Herstellung von Halbzeugen verwendet werden. Durch die Eigenschaftsregelung wird die Umformung solcher additiv hergestellten Halbzeuge durch Drückwalzen erst erlaubt und somit die Verwendung einer ganzheitlich neuen Prozesskette realisiert.
 

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.

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.

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.

Projektziel:
Die dezentrale Energietechnik ist ein zentraler Bereich für den Strukturwandel in der Lausitz und fördert klimafreundliche Energieprozesse sowie moderne Speichertechnologien. SpreeTec neXt entwickelt innovative Werkstoffsysteme und digitale Fertigungstechnologien für hocheffiziente Komponenten der zukünftigen Energietechnik. Das Projekt verbindet Forschung zu Materialien, Produktion, Digitalisierung, Nachhaltigkeit sowie „Life-Cycle-Assessment“ entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Der Schwerpunkt von FHF liegt auf der Vorhersage von Eigenschaften mithilfe von Wärmeeffekten. Dabei konzentriert sich die Arbeit hauptsächlich auf experimentelle Untersuchungen, die Generierung und Analyse experimenteller Daten sowie die Validierung von Simulationen. Der Verbund aus BTU, FhG-IWS, FhG-IAP und dem neuen Innovationszentrum stärkt den Technologietransfer zwischen Wissenschaft und regionalen Unternehmen. SpreeTec neXt stärkt damit die Lausitz als Innovationsstandort und unterstützt langfristig qualifizierte Arbeitsplätze in der Region.

Projektträger: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)