Sonderforschungsbereich 814
Der Sonderforschungsbereich 814 – Additive Fertigung (SFB 814) ist an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) beheimatet und betreibt mit mehr als 35 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Grundlagenforschung im Themenfeld der Additive Fertigung. Der Fokus des 2011 von der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) eingerichteten Sonderforschungsbereich liegt auf der Erforschung pulver- und strahlbasierter Fertigungsverfahren, die primär mit Kunstoffen oder Metallen als Ausgangswerkstoff arbeiten [1]. Im Detail werden die Prozesse selektives Elektronenstrahlschmelzen, selektives Laserstrahlschmelzen von Kunststoffen und Metallen grundlagenwissenschaftlich analysiert. Das selektive Laserstrahlschmelzen ist auch unter dem Begriff Lasersintern bekannt.
Der Sonderforschungsbereich 814[Bearbeiten]
Ziel[Bearbeiten]
Der Sonderforschungsbereich 814 betreibt Grundlagenforschung, um das Potenzial additiver Fertigungsverfahren in Richtung multifunktionaler Bauteile auszubauen. Besonders wichtig ist dabei die ganzheitliche Vorgehensweise, welche durch die Erforschung der gesamten Prozesskette erfolgt. Dies umfasst nicht nur Konstruktion und Prozesssimulation, sondern auch Eigenschaften, Herstellung und Modifikation geeigneter Werkstoffe, deren Verhalten im Formgebungsprozess und den Eigenschaften des resultierenden Bauteils.
Am Anfang steht die grundlagenwissenschaftliche Analyse bestehender pulver- und strahlbasierter additiver Fertigungsprozesse im Vordergrund. Ein interdisziplinär agierendes Forscherteam lotet aus, welche ganzheitliche Werkstoff- und Prozessstrategie entwickelt und umgesetzt werden muss, um optimale Resultate zu erzielen. Dies beinhaltet eine breite Basis grundlegender Zusammenhänge, mit Blick auf optimierte Bauteileigenschaften. Dies beinhaltet:
- Preprocessing (Bauteilauslegung/-simulation, Rohstoffeigenschaften)
- Processing (Geometrieerzeugung)
- Postprocessing (Bauteilprüfung)
- Qualitätssicherung
Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler[Bearbeiten]
Folgende Lehrstühle der FAU sind am SFB 814 beteiligt:
- Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik (FMT)
- Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT)
- Lehrstuhl für Feststoff- und Grenzflächenverfahrenstechnik (LFG)
- Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT)
- Professur für Mathematische Optimierung (MO)
- Lehrstuhl für Multiscale Simulation of Particulate Systems (MSS)
- Lehrstuhl für Photonische Technologien (LPT)
- Lehrstuhl für Technische Mechanik (LTM)
- Lehrstuhl Werkstoffkunde und Technologie der Metalle (WTM)
Zusätzlich ist mit der Bayerisches Laserzentrum GmbH (blz) ein außeruniversitäres Institut in den SFB 814 integriert.
Projekte[Bearbeiten]
Die Forschungsziele des Sonderforschungsbereichs 814 sind thematisch in vierübergeordnete Projektbereiche gegliedert:
- Bereich A: „Pulver-/Werkstoffe“
- Bereich B: „Prozesse“
- Bereich C: „Bauteile“
- Bereich T: „Transferprojekte“
Projektbereich A „Pulver-/Werkstoffe“[Bearbeiten]
Im Projektbereich A „Pulver-/Werkstoffe“ werden grundlegende Untersuchungen zu den, bei pulverbasierten Schichtbauverfahren, eingesetzten Kunststoffen und Metallen durchgeführt. Den Schwerpunkt in diesem Bereich bildet die Aufbereitung von Kunststoff- und Metallpulvern für diese Verfahren, die Kenntnisse prozessrelevanter Werkstoff- und Pulvereigenschaften sowie deren Beeinflussung im Verarbeitungsprozess. Somit umfasst Projektbereich A Kernaspekte der Pulverherstellung und deren Auftragsverhalten, welche einen großen Einfluss auf die Konsolidierungsvorgänge und damit die späteren Bauteileigenschaften ausüben. [2]
Projektebereich B „Prozesse“[Bearbeiten]
Im Projektbereich B „Prozesse“ werden fertigungstechnische Grundlagen additiver Verfahren ermittelt. Der Fokus wird dabei in der Entwicklung eines umfassenden Prozessverständnisses der Konsolidierungsmechanismen liegen. Vor allem in Hinblick auf modifizierte sowie funktionalisierte Werkstoffe (Bereich A) und Multi-Material-Systeme sollen Prozessstrategien erforscht und neu entwickelt werden. Dadurch können sowohl die Verarbeitung neuer Werkstoffe als auch die geforderte Prozessstabilisierung realisiert werden, um langfristig serientaugliche Bauteile in kurzen Zykluszeiten zu fertigen. [3]
Projektbereich C „Bauteile“[Bearbeiten]
Der Projektbereich C „Bauteile“ stellt sich der Aufgabe, in enger Zusammenarbeit mit den Projektbereichen A „Pulver-/Werkstoffe“ und B „Prozesse“, übergreifende Strategien zur Konstruktion, Prozessauslegung und -modellierung sowie Qualitätssicherung in der additiven Fertigung zu erforschen. Besonderes Augenmerk wird hier auf das generierte Bauteil und die vorgegebenen Datensätze gelegt. [4]
Projektbereich T „Transferprojekte“[Bearbeiten]
Der Projektbereich T „Transferprojekte“ dient dazu, Erkenntnisse der Grundlagenforschung unter Praxisbedingungen zu prüfen oder gemeinsam mit einem Anwendungspartner bis zu einem Prototyp oder einer beispielhaften Anwendung oder Software weiterzuentwickeln. Das Ziel ist ein Wissenstransfer zwischen Forschung und Anwendung zu beiderseitigem Nutzen. Wissenschaftliche Erkenntnisse können so unter Praxisbedingungen überprüft und validiert werden und die Grundlagenforschung im Sonderforschungsbereich 814 erhält neben dem Industriebeirat wichtige Impulse aus der Industrie. [5]
Arbeitskreise[Bearbeiten]
Neben der horizontalen Projektstruktur fördern die Arbeitskreise die interdisziplinäre Zusammenarbeit. Im Rahmen der nachfolgend dargestellten Arbeitskreise werden übergreifende Fragestellungen zu den jeweiligen Themenfeldern adressiert.
- Arbeitskreis „Pulvertechnologien“
- Arbeitskreis „Messverfahren“
- Arbeitskreis „Modellierung“
- Arbeitskreis „Multi-Material“
Demonstrator des SFB 814[Bearbeiten]
Zur Veranschaulichung werden die wissenschaftlichen Erkenntnisse der einzelnen Teilprojekte anhand eines Demonstrators, einem Greifarmroboter mit strukturoptimierten Leichtbaukomponenten sowie Multi-Material-Bauteilen abgebildet. Der Greifarmroboter ist mit seinen Komponenten in Abbildung 2 dargestellt. Außerdem ist er grundlegender Bestandteil des Imagefilm des SFB 814, anhand dessen pulver- und strahlbasierte Fertigungsverfahren sowie die Themen des SFBs einem breiten Publikum zugänglich gemacht werden .
Einzelnachweise[Bearbeiten]
Weblinks[Bearbeiten]
- Homepage des Sonderforschungsbereichs 814
- Imagefilm des Sonderforschungsbereichs 814
- GEPRIS Projekteintrag
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