Digital Product

 

Die Gruppe Digital Product forscht schwerpunktmäßig in der Entwicklung innovativer Ansätze zur digital gestützten konstruktiven und simulativen Auslegung anforderungsgerechter AM-Bauteile.
Hierbei werden unter anderem Digital Twins, erforderliche Software-Suiten entlang der Prozesskette sowie neuartige, digitale Materialien erforscht und kontinuierlich verbessert.
Dank eines umfassenden Portfolios an kommerziellen und eigens entwickelten Simulationsprogrammen kann das Verhalten eines AM-Bauteils vor und während des Herstellprozesses zuverlässig vorhergesagt werden.

Die Kombination aus intelligentem, digitalem Material, jahrelanger Erfahrung in der AM-gerechten Konstruktion verschiedenster Bauteile sowie ausgereifter Simulationsalgorithmen ermöglicht Additive Fertigung getreu dem Motto „first part right“. Dieser Ansatz manifestiert sich in einer signifikanten Reduktion von Iterationszyklen in der additiven Produktentstehung und ermöglicht kosteneffiziente, maßgeblich verkürzte Entwicklungprozesse.

In den beiden folgenden Abschnitten sind auszugsweise zwei bei der Additiven Fertigung zu berücksichtigende Themen beschrieben, die am DAP erforscht werden:

  • AM Konstruktionsrichtlinien

Wie bei allen konventionellen Fertigungsverfahren gibt es in der additiven Fertigung bestimmte Einschränkungen der Gestaltungsfreiheit, die für die erfolgreiche Auslegung von AM-Bauteilen beachtet werden müssen. Diese Einschränkungen betreffen die generelle Aufbaubarkeit von gewissen Features, etwa von Überhängen oder kleinen Spalten und Bohrungen, die erzielbaren Bauteileigenschaften, wie etwa Oberflächenrauheiten oder Anisotropien der Materialeigenschaften, und die Aufbaukosten, etwa über die benötigte Menge der Stützstrukturen.

Vielfach können mit vergleichsweise kleinen Änderungen der Bauteilgeometrie, bspw. einer tropfenförmigen statt runden Querschnittsgeometrie eines Fluidkanals, große Verbesserungen hinsichtlich Aufbaubarkeit und Bauteilperformance erreicht werden.

Der DAP ermittelt und formuliert anlagen-, material- und zielgrößenspezifische Konstruktionsrichtlinien, um so Konstrukteuren die Auslegung von AM-gerechten Bauteilen von Anfang an zu ermöglichen.

  • Funktions- und Sensorintegration

Die große Geometriefreiheit der additiven Fertigungsverfahren ermöglicht es, Bauteile großer Komplexität und damit Funktionalität zu entwickeln. Oft können die Funktionen ganzer Baugruppen in einem Bauteil integriert werden, oder es können neue, bislang nicht umsetzbare, Funktionen verwirklicht werden. Beispielhaft können dies Freiform­kanäle zur oberflächennahen Temperierung sein, integrierte Wärmetauscher und fluiddynamische Elemente, Kühlrippen und Kühlstrukturen, Federn und Dämpfer sowie Festkörpergelenke.

Auch durch integrierte Sensorik kann die Funktionalität von Bauteilen gesteigert werden, etwa in Bereichen, die konventionell nicht oder nur schwer zugänglich sind. Sensoren können beispielsweise zu definierten Zeitpunkten in einem laufenden AM-Prozess in vorbereitete Aufnahmen eingelegt und dann „überbaut“ werden. Realisierbar sind etwa Piezo-Inlays (auch als Aktor), Lichtwellenleiter-Sensorsysteme (Beispielsweise zur Druck-/ Temperatur-/ und Abstandsmessung oder für Pyrometrie oder Interferometrie), elektrische Sensoren und RFID-Inlays zur Produktidentifikation