LaserApplikationsZentrum

DFG - Neue Geräte für die Forschung: Genaue, flexible und modulare 6dimensionale additive Fertigungsplattform mit individueller in-situ Analyse (6D-AF)

Projektpartner:

  • Zentrum für Optische Technologien Hochschule Aalen
  • LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen

Projektzeitraum: Juni 2017 - Mai 2020

Projektbeschreibung:

Es soll eine für Forschergruppen frei zugängliche 6dimensionale (3 Raum- und 3 Winkelrichtungen) additive Fertigungsplattform entwickelt werden. Dabei sollen während der Bauphase eine individuelle Strukturierung und eine individuelle Analyse der Probe möglich sein. Das Projekt soll dabei durch die Zusammenarbeit von drei Forschergruppen umgesetzt werden.


SmartPro

Impulsprojekte: Innovationen für E-Mobilität, Industrie 4.0 und energieeffiziente Produkte

1. InDiMat: Innovative Fügeverfahren und beanspruchungsgerechte Designkonzepte für hybride Leichtbau CFK-Multimaterialverbunde

Projektpartner:

Beteiligte Insitute der Hochschule:

  • LaserApplikationsZentrum (LAZ)
  • Institut für Materialforschung (IMFAA)
  • Gießereitechnologie Aalen (GTA)
  • Technologiezentrum Leichtbau (TZL)

Projektzeitraum:

Juni 2017 -  Mai 2021

Projektbeschreibung:

Leichtbau hat herausragende Bedeutung für Verkehr, Energieversorgung und Industrieautomatisierung. Dabei wird aufgrund der steigenden Bedeutung von Ressourcen- und Energieeffizienz die branchenübergreifende Schlüsseltechnologie Leichtbau für die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands eine wichtige Rolle spielen. 

Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) gehören zu den vielversprechendsten Leichtbauwerkstoffen. Diese werden häufig als Multimaterialverbund mit breitem Anwendungsspektrum wie z.B. der Fahrzeug-, Luft- und Raumfahrttechnik sowie dem Maschinen-/Anlagenbau realisiert. Derzeit stehen bei diesem hybriden Leichtbau Verbunde aus CFK und Leichtmetallen sowie kosteneffiziente Verfahrensansätze im Fokus. 

Hierfür sollen im Rahmen des Impulsprojekts "InDiMat" verschiedene Lösungen erarbeitet werden: Leichtmetalldruckguss zielt auf die prozessintegrierte Erzeugung funktionaler Hohlräume in Gussstrukturen ab, beim hybriden Fügen werden hochfeste, langlebige adhäsiv gefügte Multimaterialverbunde adressiert.

Weitere Informationen finden Sie unter: SmartPro

2. AddFunkAdditiv gefertigte funktionale und intelligente Komponenten (Bauteile/Werkzeuge/Sensoren)

Projektpartner:

Beteiligte Insitute der Hochschule:

  • LaserApplikationsZentrum (LAZ)
  • Institut für Materialforschung (IMFAA)
  • Zentrum optische Technologien (ZOT)
  • Zentrum für virtuelle Produktentwicklung (ZVP)

Projektzeitraum:

Juni 2017 -  Mai 2021

Projektbeschreibung:

Additive Fertigung ist eine der Schlüsseltechnologien für die Industrie 4.0 und das Internet der Dinge. Individualisierte Produkte können mit großen Gestaltungsfreiheiten wirtschaftlich hergestellt, neue Geschäftsmodelle und Märkte erschlossen werden. Dadurch hat 3D-Druck disruptives Potenzial. Mit additiven Verfahren werden schon jetzt in einzelnen Branchen die Vorteile dieser Technologie genutzt und Klein- und Kleinstserien wirtschaftlich produziert. 

Über die Möglichkeiten zur Anwendung additiver Technologien, sowohl im Kunststoff- wie auch im Metallbereich gibt es jedoch noch große Wissenslücken. Dies betrifft beispielsweise die konstruktive Gestaltung der Komponenten sowie das Verständnis der mechanischen, physikalischen und optischen Eigenschaften und die Möglichkeiten neuartiger Materialkombinationen in Richtung maßgeschneiderter heterogener Materialien (wie z.B. CerMets, Hartmetalle) oder optischer Kunststoffe. Eine weitere zentrale Herausforderung ist die Oberflächenqualität. 

Hier setzt das Impulsprojekt „AddFunK“ an und greift die Fragestellungen der Industrie auf: Erforscht wird die Additive Fertigung mit neuen Werkstoffen wie Hartmetallen und optischen Materialien für intelligente Sensoren für cyberphysische Systeme. Im Fokus stehen Funktionsintegration, Oberflächenqualität und -mikrostrukturierung durch Laser.

Weitere Informationen finden Sie unter: SmartPro


ZIM Kooperationsprojekt: Flexible, energieeffiziente Automatisierungslösung zur Herstellung variantenreicher 3D-Fügeverbindungen für dynamisch, thermisch und korrosiv belastete Bauteile durch ein neuartiges Verfahren des Hochtemperatur-Kapillarspaltlötens mit Laser (enAbLe)

Projektpartner:

  • LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen
  • conntronic Prozess-und Automatisierungstechnik GmbH

Projektzeitraum: August 2017 - Juli 2019

Projektbeschreibung:

Die angestrebte Automatisierungslösung des HTKS-Lötens basiert auf dem neuartigen Lösungsansatz der Wärmeeinbringung mittels Laser. Die Laserbearbeitung ermöglicht lokal stark eingeschränkte Wärmeeinflusszonen im Werkstück, bei der die berührungslose Strahlführung eine programmierbare, flächige Wärmeinbringung direkt an der Lötstelle ermöglicht. Dadurch wird der Verzug im Vergleich zu anderen thermischen Verfahren minimiert und ein aufwendiges Nacharbeiten oder die Notwendigkeit eines speziellen Werkzeuges als Induktor entfällt (werkzeuglose Bearbeitung). Insbesondere bei variantenreichen Bauteilen kann dadurch flexibel und schnell die Lage oder die Größe der
zu erwärmenden Oberfläche mit angepasster Strahlführung ohne Werkzeug und damit ohne Werkzeugänderung eingestellt werden. Weiterhin können unterschiedliche Baugruppen in einer flexiblen Vorrichtung mit der Lasertechnologie gelötet werden. Das HTKS-Löten mit dem Laserstrahl ermöglicht daher speziell kleinen mittelständischen Unternehmen den Zugang zu diesem Produktionsverfahren, da die neue automatisierte Anlagentechnologie einfach und schnell (vergleichbar einem CNC-Bearbeitungszentren) für die Fertigung unterschiedlichster Produkte bis hin zu kleinsten Stückzahlen eingesetzt werden kann. Hoher Aufwand für Werkzeuge (z.B. Induktoren) oder die Wärmeerzeugung
(Ofen) entfallen bei dem neuen Verfahren.


BW-Stiftung: Additiv gefertigte Weichmagnet-Bauteile aus geschichteten Strukturen für effiziente Elektromotoren (AddLAS)

Projektpartner:

  • LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen (LAZ)
  • Institut für Materialforschung Hochschule Aalen (IMFAA)

Projektzeitraum: Mai 2017 - April 2020

Projektbeschreibung:

Effiziente Elektromotoren erfordern weichmagnetische Materialien mit höchster Induktion und geringsten Verlusten. Für hochdrehende Traktionsmotoren in Elektrofahrzeugen kommen heutige Magnetwerkstoffe wegen ihrer Verluste jedoch schnell an ihre Grenzen. Funktional besser geeignete Materialien mit höherem spezifischem elektrischem Widerstand werden wegen der schwierigen Verarbeitbarkeit nicht eingesetzt. Hier bieten innovative Fertigungsverfahren wie pulverbettbasiertes (selektives) Laserschmelzen (SLM – 3D-Druck) eine echte Chance, um Weichmagnete mit optimierten Eigenschaften unter gleichzeitiger Ausnutzung von Komponentenstrukturen direkt in maßge­schneiderte Komponenten für effiziente Elektromotoren zu fertigen. Im Projekt „AddLAS“ wird ausgehend von einem eigenentwickelten Konzept eine automatisierte Prozesskammer als Geräteprototyp aufgebaut. Sie soll zukünftig auch die additive Fertigung von passgenauen Heterostrukturen aus mehreren Materialien ermöglichen. Die neuen additiv gefertigten Werkstoffe werden in ersten Komponenten-Prototypen getestet.


ZIM Netzwerkprojekt: Entwicklung eines Diamantwerkzeuges in Form eines Schaftfräsers mit Innovativer Spanform- und Spanleitgeometrie für duktile und schmierende Werkstoffe, sowie ei-nes Simulationstools zur Prozessoptimierung bei der Entwicklung (DIATOOLS)

Projektpartner:

  • LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen
  • Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH 

Projektzeitraum: Juni 2017 - Mai 2019

Projektbeschreibung:

Ziel dieser Entwicklung ist es, ein neues effizientes und wirtschaftli-ches Zerspanwerkzeug in Form eines Schaftfräsers mit maßge-schneiderter Diamantschneidengeometrie für die Trockenzerspanung von duktilen Werkstoffen zu entwickeln. Des Weiteren soll die Entwicklung dazu führen, ein Simulationstool zu erzeugen, mit dem schnell und effizient Werkzeuge mit neuartigen Geometrien simuliert und auf Funktionalität geprüft werden können. Das neuartige Werkzeug soll sich speziell für die Trockenbearbeitung von schwer zerspanbaren, duktilen und schmierenden Werkstoffe wie z.B. bleifreie Kupferlegierungen oder Weichaluminiumlegierungen eignen.

ZIM Kooperationsprojekt: Entwicklung eines Gesamtsystems zum Laserpolieren von Aluminium-Druckgussteilen mit online Kamera-Analyse und -Steuerung

Projektpartner:

  • LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen
  • hema electronic GmbH
  • F.Scholz GmbH

Projektzeitraum: März 2015 - Februar 2017

Projektbeschreibung:

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Gesamtsystems zum Laserstrahlpolieren von Aluminiumoberflächen, vorzugsweise von industrienahen Druckgussteilen, bei gleichzeitiger kamerabasierter Prozessüberwachung und Qualitätssicherung. Mit dem Ziel hoher Flächenraten soll im Gegensatz zu bekannten Laserpolierstrategien mit einem cw-Hochleistungslaser gearbeitet werden. Dazu sind neue Ansätze bei Polierstrategie und Parameterkombination zu entwickeln. Die Kombination Aluminium und Laser Oberflächenbearbeitung ergibt ganz neue Anforderungen an ein Kamerasystem, da z. B. die Wärmestrahlung des erstarrenden AL bisher nicht sichtbar ist. Die von dem Kamerasystem gelieferten Daten sind mit den Oberflächeneigenschaften zu korrelieren. Um Fehlerquellen, die durch die Bildanalyse erkennbar werden, zu beheben, müssen geeignete Fehlerbeseitigungsstrategien entwickelt werden.


BW-Stiftung: Entwicklung von Laser-Bearbeitungsverfahren für den Verbundwerkstoff Hohlkugelstrukturen – LASERHKS

Projektzeitraum: Oktober 2010 - Januar 2014

Projektbeschreibung:

Für den Verbundwerkstoff metallische Hohlkugelstrukturen wurden Laser-Bearbeitungsverfahren entwickelt. Für das Schneiden, das Schweißen und das Bohren wurden geeignete Simulationsmodelle erstellt, die experimentellen Untersuchungen wurden an einem CO2-Laser durchgeführt.

http://photonicsbw.de/fileadmin/files/photonicsbw/Daten/PDF/Forschungsergebnisse_Abstracts/LaserHKS.pdf