Datengestützte Materialentwicklung und ein neuartiger additiver Prozess für den metallbasierten Leichtbau: Projektstart StAlVac
StAlVac verbindet datengestützte Materialentwicklung, Additive Fertigung und Werkstoffinnovation – für die nächste Generation hybrider Leichtbauteile (© NMB)
Die Herstellung von Multimaterialbauteilen stellt eine zentrale Herausforderung für den Leichtbau dar. Ziel des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Kooperationsprojekts ist die Entwicklung eines neuartigen digitalisierten Laserauftragschweißverfahrens im Vakuum, um Multimaterialkomponenten aus Aluminium und Stählen geringer Dichte herzustellen. Hierfür wird ein innovativer Ansatz verfolgt, der Digitalisierung, Additive Fertigung und Werkstoffentwicklung vereint. Die gewählte Kombination aus Aluminium und Stählen geringer Dichte verspricht nicht nur eine hohe mechanische Stabilität, sondern auch eine ressourcenschonende Fertigung.
Mit dem Projektstart setzen die Partner Evobeam GmbH und Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) einen Meilenstein in der Entwicklung komplexer Hybridbauteile.
Der Forschungspartner Neue Materialien Bayreuth GmbH konzentriert sich auf die Entwicklung geeigneter Multimaterialkombinationen. Mithilfe des DED-Verfahrens (Directed Energy Deposition // Laserauftragschweißen) werden Kombinationen aus Stahl und Aluminium in-situ gefertigt. Die Prozessparameter für die Herstellung werden nicht nur experimentell ermittelt, sondern auch mittels maschineller Lernmodelle vorhergesagt, wodurch die Entwicklung deutlich beschleunigt werden kann.
„Mit StAlVac schaffen wir die Grundlage zur Fertigung der nächsten Generation hybrider Leichtbaustrukturen – effizient, digitalisiert und prozesssicher. Die Kombination aus Werkstoffinnovation und integrierter moderner Additiven Fertigung eröffnet neue Potenziale für Anwendungen in der Luftfahrt, im Fahrzeugbau oder im Maschinenbau“, erklärt Dr.-Ing. Haneen Daoud, stellvertretende Bereichsleitung Metalle.
Durch die Prozessführung im Vakuum wird nicht nur die Oxidbildung vermieden – es wird auch die Basis für eine reproduzierbare Verarbeitung hochlegierter, aluminiumhaltiger Stähle geschaffen. Diese neu entwickelten Werkstoffe auf Fe-X-Basis zeichnen sich durch ihre geringe Dichte, hohe Zugfestigkeit und Dehnungsraten aus.
Das Forschungsprojekt „StAlVac – Entwicklung eines Anlagenprototyps für den Druck von Multimaterialien aus Aluminium und Stählen geringer Dichte durch Laserauftragschweißen im Vakuum“ wird vom Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWE) im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert (Förderkennzeichen KK5027514KL4).
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