Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT
Das Fraunhofer IAPT betreibt eigens ein Kompetenzcenter zur Laserbearbeitung und für den Aufbau von Großstrukturen. Das spezielle Know-how umfasst sowohl laserbasierte Fügetechnologien als auch verschiedene additive Herstellungsverfahren für Metalle, Kunststoffe und Beton. Die Entwicklungsziele und -tätigkeiten richten sich auf innovative und optimierte Prozesse, verbesserte Materialeigenschaften, die erforderlichen Bearbeitungs- und Überwachungssysteme sowie zugehörige Automatisierungslösungen.
Hochleistungslaseranwendungen
Für diese Aufgaben bietet das Fraunhofer IAPT Center für Laser und Großstrukturen seinen Kooperationspartnern eine einzigartige Anlagentechnik. Ein 30-Kilowatt-Faserlaser steht zum Dickblechschweißen mit Einschweißtiefen von bis zu 25 Millimetern in einer Lage zur Verfügung. Schneid- und Abtragprozesse für verschiedene Werkstoffe stellen weitere Hochleistungslaseranwendungen dar. Darüber hinaus können zahlreiche Robotersysteme und eine Portalanlage zur Bearbeitung von Bauteilen mit bis zu 30 Metern Länge eingesetzt werden.
Laser- und Laserhybridschweißen
Als LZN-Nachfolger besitzt das Fraunhofer IAPT langjährige Erfahrung im Laser- und Laserhybridschweißen. In großen öffentlich geförderten Schiffsbauprojekten wurden seit 2009 verzugsarme Fügeprozesse entwickelt, die in der Kombination von Laserstrahl und Lichtbogen höhere Schweißgeschwindigkeiten ermöglichen, Wärmeeintrag vermindern und so zur Reduktion thermisch bedingter Bauteilverformungen beitragen. Auch die Spaltüberbrückbarkeit konnte maßgeblich verbessert werden (vgl. S. 64: Bericht zu »ShipLight«). Neben den Schiffsbauanwendungen entwickelte das Fraunhofer IAPT mit großem Erfolg ebenfalls hochproduktive Laserschweißprozesse für den Automobil-, Kran- und Schienenfahrzeugbau.
Großstrukturen
Großstrukturen werden im Fraunhofer IAPT aber nicht nur geschweißt, sondern zunehmend auch additiv aufgebaut. Die additive Fertigung bietet maximale Gestaltungsfreiheit und die Option zur Funktionsintegration auch für großformatige Bauteile. Die besondere Herausforderung besteht darin, gleichzeitig hohe Aufbauraten ohne Verlust an Genauigkeit zu erreichen, um Großstrukturen einerseits schnell und wirtschaftlich erzeugen zu können und andererseits den Nachbearbeitungsaufwand gering zu halten. Aufgrund der Bauteilabmessungen ist die robotergestützte Anwendung des DED Verfahrens (Directed Energy Deposition) für Metalle bzw. des FDM-Prozesses (Fused Deposition Modeling) für Kunststoffe prädestiniert. Aber auch der 3D Druck von Beton ist Bestandteil der Forschung im Fraunhofer IAPT. Die additive Betonverarbeitung erlaubt einen hohen Automatisierungsgrad und die Realisierung zusätzlicher Funktionen wie z. B. die Klimatisierung von Technikgebäuden.