Kurzfassung

Mit dem Leitprojekt addManu.at wird ein nationales Forschungsnetzwerk mit internationalem Beirat zur Etablierung der Generativen Fertigung in der österreichischen Wirtschaft gebildet. Es werden jene vier GF-Technologien (Lithographiebasierte GF – L-GF, Fused deposition Modelling - FDM und Selektives Laserschmelzen – SLM, Inkjet) betrachtet, die das höchste
Potential für Anwendung und Weiterentwicklung haben. Aus Werkstoffsicht werden die Hauptgruppen Keramik, Kunststoffe und Metalle in die Betrachtung miteinbezogen. Basierend auf langjährigen eigenen Erfahrungen und intensiven Recherchen werden im Projekt jene Problemstellungen behandelt, die Hürden für die weitere Entwicklung und/oder wirtschaftliche Anwendung darstellen oder ein hohes Innovationspotenzial aufweisen. Die F&E-Aktivitäten werden in die Bereiche Werkstoffentwicklung, Design und Auslegung, prozessspezifische und anwendungstechnische Aspekte gegliedert, und dies jeweils für Metalle sowie für Nichtmetalle. Übergeordnete Themen, wie die Systemintegration, werden in einem eigenen Arbeitspaket abgehandelt. Die wesentlichen Ziele umfassen:

  • Werkstoffentwicklungen für verbesserte Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften der generativ gefertigten Bauteile. Hierzu zählen insbesondere neue Werkstoffe und hybride Werkstoffsysteme.
  • Das Innovationspotenzial der Generativen Fertigung wird primär von der Kreativität der Designer bzw. der Nutzung modernster Auslegungssoftware in Richtung Leichtbau bzw. Materialeffizienz bestimmt. Durch Kopplung der Methoden der Topologie- und Gestaltoptimierung mit den GF-spezifischen Eigenheiten, sowie Ergänzungen hin zu extrem filigranen Gitterstrukturen sollen neuartige Lösungen entstehen und neue Anwendungsbereiche erschlossen werden.
  • Simulations- und modellunterstützte Verfahrensentwicklung für die betrachteten GFProzesse (SLM, lithographiebasierter GF, Fused deposition modelling, Inkjet). Dazu gehören Maßnahmen zur Qualitätssicherung, zur Erkennung von Prozessgrenzen u.a.m.
  • Die für die industrielle Umsetzung relevanten Aspekte und Studien werden in eigenen Arbeitspaketen behandelt, wobei diese in die Branchen Maschinenbau,Werkzeugbau, Automobilbau, Halbleiter- und Feuerfestindustrie sowie und Luft-/Raumfahrt unterteilt werden. Es werden Lösungen erarbeitet, die in den jeweiligen Bereichen deutliche wirtschaftliche Wettbewerbsvorteile bringen.

Die wichtigsten angestrebten Ergebnisse und Erkenntnisse sind:

  • Entwicklung neuer Werkstoffe (Metallpulver, Keramik, thermoplastischePhotopolymere, InkJet Tinten) mit deutlich verbesserten Eigenschaften.
  • Entwicklung einer Methode zur Herstellung von Hybridsystemen Metall/Keramik, Stahl/Alu auf Basis der SLM-Technologie
  • Entwicklung neuer lithographiebasierter GF-Prozesse mit deutlich verbesserter Auflösung und höherem Durchsatz.
  • Entwicklung von Nachbehandlungsmethoden zur Verbesserung der Oberflächengüte

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Abstract

Lead-project AddManu.at will form a national research network with an international scientific board in order to find recognition and acceptance within the Austrian economy. Four AM technologies are brought into focus (Lithography based AM, Fused deposition Modelling FDM, Inkjet and Selective Laser Melting), which have the largest potential for industrial application and further development. The most important families of engineering materials, i.e. ceramics, polymers and metals are included. Based on longtime expertise of consortium partners and intensive research work, the project will deal with those problems, which can be considered as barriers for further developments and economic use or which have a very high innovation potential. Within AddManu.at, the R&D-activities are divided in four areas: materials development, design and dimensioning, process-specific and application-oriented aspects, each for metals and non-metals. Cross-sectional issues, like system integration are covered in a separate working package
The most important objectives are:

  • Material developments for improved processing and service properties of AM-built components, like new powder materials and hybrids (composites, segmented structures etc.)
  • The innovation potential of AM-processes will primarily depend on the designer’s creativity and the use of sophisticated FEM-software packages for light weight design. By adaption of methods like topology and shape optimization to AM-specific issues and coupling with extremely fine lattice structures, novel solutions are generated and new user markets can be generated.
  • Process developments for AM-technologies, lithography-based AM, fused deposition modelling and inkjet.
  • The industrial implementation of novel AM-concepts within the fundamental R&Dareas will be done in separate working packages, which are dedicated to the branches mechanical engineering, tooling, automotive engineering, semiconductor industry, refractory industry and aerospace industry.Solutions will be searched, which offer significant competitive advantages. The most important deliverables and findings will be:
  • Development of new materials (metal powders, ceramics, thermoplasticphotopolymers) with significantly improved material properties.
  • Development of an AM-concept to build hybride components made of metal/ceramics, steel/aluminum
  • Development of novel lithography-based AM-processes with significantly improved resolution and higher operational capacity.
  • Development of post-processing-methods to improve the surface quality of AM-built products
  • Development of new industrial applications taking into account the whole processing chain.

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