Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und KonstruktionstechnikHochwertige Werkzeuge sind in der Automobilindustrie entscheidend, jedoch ist deren manuelle Reparatur kostspielig und zeitaufwändig. Das Fraunhofer IPK entwickelt im Projekt »FERA« eine adaptive Reparaturprozesskette, um Werkzeuge mittels CAD-Datenverarbeitung und Laser Metal Deposition (LMD) effizienter zu reparieren und anzupassen. Dies reduziert Ausfallzeiten, Kosten für Neuteile und den Ressourcenverbrauch erheblich. Gleichzeitig werden brasilianische Unternehmen durch gezielte Schulungen in den entwickelten Technologien sowie Marktanalysen gestärkt.
FERA I – Ferramentas Manufaturadas Aditivamente
FERA I: Teilautomatisierte Werkzeugreparatur via Reverse Engineering und Laser Metal Deposition (LMD)
Das Teilprojekt FERA I entwickelt eine innovative Lösung zur Reparatur von Werkzeugen in der Automobilindustrie: eine teilautomatisierte Prozesskette, die modernes Reverse Engineering (3D-Scannen, CAD-Verarbeitung) mit additiver Fertigung (Laser Metal Deposition, LMD) kombiniert. Ziel ist es, defekte Werkzeuge präzise und effizient zu reparieren und anzupassen, manuelle Schritte zu minimieren und die Prozesssicherheit zu erhöhen.
Das Projekt ist in drei Hauptarbeitspakete (WPs) unterteilt:
WP1: Automatisierte Reparatur von Werkzeugen für die Automobilindustrie
- WP1.1 (Datenverarbeitung): Hier wird ein automatisierter Prozess entwickelt, um aus gescannten Werkzeugen ein 3D-Differenzvolumen zur Reparatur zu erstellen. Der Benutzer wählt lediglich den relevanten Bereich aus und die Software generiert automatisch die benötigten Daten im STEP-Format.
- WP1.2 (LMD-Reparatur-/Anpassungsprozess): In diesem Schritt wird eine LMD-Prozessstrategie entwickelt, um das zuvor erstellte Differenzvolumen zuverlässig zu füllen. Es werden Parameterstudien durchgeführt und Werkzeugpfadstrategien untersucht, um ein sicheres Verarbeitungsfenster zu definieren und metallurgische Qualität zu gewährleisten.
- WP1.3 (Integration und Tests): Die Ergebnisse aus WP1.1 und WP1.2 werden integriert und der gesamte Reparaturprozess getestet. Eine semi-industrielle Demonstratorgeometrie wird verwendet, um die Prozesskette an einem realen Objekt zu testen und zu validieren.
WP2: Immersion und Training am Fraunhofer IPK
Dieses Arbeitspaket bietet ein fünftägiges Intensivtraining in Berlin. Die Teilnehmenden erhalten umfassende Einblicke in die gesamte Prozesskette der additiven Fertigung im Werkzeugbau, inklusive LMD-Reparatur, Reverse Engineering und Smart Condition Monitoring. Live-Demonstrationen und Firmenbesuche fördern den Wissenstransfer zu den brasilianischen Anwendungspartnern.
WP3: Internationale Markt- und Technologieanalyse
Ziel ist eine detaillierte Marktstudie zur additiven Fertigung in der Werkzeug-, Gesenk- und Formenbauindustrie. Es werden Best Practices, Erfolgsfaktoren, aktuelle Hürden, Marktzahlen und Zukunftsprognosen analysiert, um strategische Empfehlungen für die Implementierung von AM-Technologien zu geben.
Leistungen des Fraunhofer IPK
Als Partner für anwendungsorientierte Forschung entwickelt das Fraunhofer IPK das Lösungskonzept für den adaptiven Reparaturprozess und führt die technische Entwicklung des Prototyps aus. Die Modellrekonstruktion wurde auf Basis der vorhandenen 3D-Scanverfahren und »Scangineering« für automatisierte Reverse Engineering-Anwendungen umgesetzt. Anhand der erzeugten Differenzvolumen erfolgt die CAM-Simulation und die anschließende additive Reparatur mittels DED LB/M. Der Wissenstransfer und die Adaption der Technologie wird durch Trainingsworkshops, Demonstrationen und die internationale Marktanalyse gewährleistet.
Kooperationspartner
- Auftraggeber: Fundação Casimiro Montenegro Filho – FCMF (Brasilien)
- Kooperationspartner: Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). ITA unterstützt das Fraunhofer IPK als permanenter Ansprechpartner in Brasilien. Das Institut spielt eine wichtige Rolle bei der Etablierung von Kontakten zu relevanten Akteuren und ist Standort des Fraunhofer Project Center for Advanced Manufacturing.