AM Design

Die additive Fertigung bietet völlig neue konstruktive Möglichkeiten, die richtig angewendet die Leistungsfähigkeit Ihrer Produkte signifikant steigern werden.

In der Abteilung AM Design, versuchen wir diese Potentiale stetig weiter zu erschließen und in kosteneffiziente technische Lösungen zu überführen. Unsere Stärke ist, dass wir Bionik und rechnergestützte Optimierung mit langjähriger Erfahrung in den additiven Produktionstechnologien kombinieren und dadurch Vorteile der drei Disziplinen in idealer Weise zusammenführen.

Die interdisziplinäre Zusammenarbeit in unserem Team ermöglicht uns die Erforschung kreativer neuer Lösungen mit Fokus auf drei Forschungsschwerpunkten: Bionischer Leichtbau, Funktionsintegration und kosteneffizientes Design.

Bionik

Natürliche Systeme haben sich über mehr als 3,8 Millionen Jahre auf Ihre jeweilige Funktion hin optimiert. Die Bionik beschäftigt sich damit, diese aus der Natur stammenden Prinzipien für technische Systeme nutzbar zu machen. Mit Hilfe der Erkenntnisse können wir Bauteile und Produkte von Grund auf neu denken.

Rechnergestützte Optimierung

Zur Entwicklung effizienter Produkte setzen wir verschiedene Simulationstools und Optimierungsalgorithmen ein und entwickeln diese weiter. Insbesondere beschäftigen wir uns mit der ganzheitlichen Optimierung von Produkten, bei denen verschiedene Eigenschaften simultan optimiert werden.

Additive Produktion

Es gibt eine Vielzahl an verschiedenen additiven Produktionstechnologien, die jeweils spezifische Vor-und Nachteile sowie konstruktive Randbedingungen besitzen. Nur durch die umfassende Berücksichtigung aller Faktoren können ganzheitlich optimierte Produkte entstehen.

Bionischer Leichtbau

© Fraunhofer IAPT

Leichtbauprinzipien aus der Natur können mithilfe der Bionik erschlossen und durch additive Fertigungsverfahren wirtschaftlich umgesetzt werden. Auf diese Weise sind Gewichtsersparnisse von bis zu 80 % erreichbar. Wir forschen dabei an folgenden Themenschwerpunkten:

  • Neue Design- und Optimierungsmethoden (z.B. für Multi-Material Design, probabilistische Optimierung, …)
  • Bionische Leichtbauprinzipien zur Erweiterung unseres Bionik-Katalogs
  • Systematische Erschließung der Designgrenzen für verschiedenste Materialien und additive Fertigungsprozesse

Funktionsintegration

© Fraunhofer IAPT

Die Möglichkeiten der additiven Produktion gehen weit über den Leichtbau hinaus. Durch die konstruktiven Möglichkeiten können neue Funktionalitäten integriert oder bestehende optimiert werden, wodurch ein zusätzlicher Mehrwert geschaffen wird. Auch hier können natürliche Vorbilder bei der Lösungsfindung helfen. Schwerpunktmäßig beschäftigen wir uns mit:

  • effizienten Wärmetauschern
  • Schwingungsoptimierung (u.a. in der Akustik und Dämpfung)
  • nachgiebigen Strukturen (u.a. für Greifer und Gelenke)
  • Implementierung magnetischer oder elektrischer Funktionen
  • Multikriterielle-Optimierung, um verschiedene Optimierungsziele ganzheitlich zu optimieren, wie beispielsweise Leichtbau und Wärmeübertragung

Kosteneffizientes Design

© Fraunhofer IAPT

Um eine erfolgreiche industrielle Applikation von additiv gefertigten Bauteilen sicherzustellen, ist insbesondere die Reduzierung der Fertigungskosten entscheidend. Daher forschen wir an verschiedenen Ansätzen, um die Kosten der Bauteile über die gesamte Prozesskette zu minimieren. Der Fokus der Forschung liegt dabei auf:

  • Hybride Bauteilgestaltung, um die Additive Produktion mit anderen Herstellungsverfahren und Materialien kosteneffizient zu kombinieren
  • Reduzierung der Nachbearbeitungskosten durch intelligente Bauteilgestaltung
  • Strategien zur Supportvermeidung und -optimierung
     

Beispielprojekte

 

GA 690689

BionicAircraft

Im Projekt BionicAircraft entwickeln wir neue bionische Designmethoden und effiziente Support-Strukturen für AM.

 

 

FKZ: ZF4000508RU6

HybridKran

Im Projekt HybridKran entwickeln wir optimierte Verbindungskonzepte zwischen Metall und CFK-Strukturen, die sich nur mittels AM herstellen lassen.

 

FKZ: KF2010718CK3

Lastronik

Im Projekt Lastronik haben wir einen Prozess entwickelt, der die Implementierung von elektrischen Leiterbahnen in 3D-gedrucke Kunststoffbauteile ermöglicht. Dies eröffnet neue konstruktive Freiheiten.

FKZ: ZF4000507DF5

LaserSchein

Ziel des Projektes LaserSchein ist es, kompakte und effiziente Kühlstrukturen für Laserscheinwerfer zu entwickeln.

FKZ: 20W1501M

ALM2AIR

Im Projekt ALM2AIR untersuchen wir gemeinsam mit Airbus und der Uni Erlangen Möglichkeiten, mittels Mikrostrukturen neue Leichtbaupotenziale für lasttragende Bauteile zu erschließen.

FKZ: 02P15B093

PROFIT

Im Projekt PROFIT entwickeln wir standardisierte Einspannungs-Konzepte von komplexen AM-Bauteilen, um die Kosten für die Qualitätssicherung und Bauteilnachbearbeitung signifikant zu reduzieren.