Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik
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FERA II – Ferramentas Manufaturadas Aditivamente II

FERA II entwickelt eine adaptive digitale Prozesskette zur schnellen Erkennung von Schäden an und anschließender additiver Reparatur von Werkzeugen der Automobilindustrie. Durch die Kombination von 2D-Anomaliedetektion, 3D-Differenzvolumenermittlung (»as-is« vs. »as-designed«) und additiven Reparaturverfahren (DED-LB/M und Cold Spray) reduziert das Projekt Ausfallzeiten, Reparaturkosten und erhöht die Werkzeuglebensdauer.

FERA II erweitert die Arbeit der ersten FERA-Phase und entwickelt die digitale Reparaturkette so weiter, dass sie auch für große, komplexe Werkzeuge in der Praxis zuverlässig funktioniert.

Kernelemente

Integrierte 2D/3D-Schadensanalyse und Reparatur: KI-basierte 2D- und 3D-Defekterkennung, DED‑LB/M‑Simulation und Cold‑Spray‑Optimierung im Demonstrator

  • Kombination aus schneller 2D-Anomaliedetektion und präziser 3D-Vermessung zur Ermittlung von Oberflächenschäden und Differenzvolumen für die Reparatur.
  • Automatisiertes 2D-3D-Mapping: Anomalie-Heatmaps aus Fotos werden auf das CAD-Modell lokalisiert. Daraus werden integrierte Schadensmodelle erzeugt, die als STEP-Dateien weiterverarbeitet werden.
  • Entwicklung und Kalibrierung eines numerischen Simulationsmodells für DED-LB/M (thermal structural welding simulation) zur Optimierung der Prozessparameter und Vermeidung von Rissbildung bzw. Verzug. Validierung durch experimentelle Schweißversuche.
  • Untersuchung von Cold Spray speziell für Gusseisenwerkzeuge als ein alternatives Reparatur- und Beschichtungsverfahren, da Cold Spray ohne Schmelze auskommt und es daher ein geringeres Rissrisiko gibt. Auswahl und Optimierung von zwei Legierungssystemen und Parametern sowie Testbauteil zu Demonstrationszwecken.
  • Integration aller Module zu einem Demonstrator, Wissenstransfer und kundennahe Umsetzung, sowie Exploitationsaktivitäten (Immersion in Deutschland, Transferworkshop in Brasilien).

Leistungen des Fraunhofer IPK

Das Fraunhofer IPK leistet die Konzeption und anwendungsbezogene Entwicklung der im Projekt eingesetzten Technologien. Das breite Spektrum beinhaltet sowohl den Einsatz von Hardware und Fertigungsmaschinen als auch die Umsetzung einer digitalen Prozesskette. Für die 2D- und 3D-Defekterkennung wird ein integriertes Inspektionssystem mit 3D-Scanner und Kameras entwickelt und betrieben. Die Anlagen für DED-LB/M und Cold Spray ermöglichen Untersuchungen der Fertigungsverfahren und -parameter. Für die automatisierte Prozesskette zur Verarbeitung der Daten werden 2D-Anomaliedetektion und 3D-Differenzvolumenermittlung modular kombiniert und Bahnplanung sowie Fertigungssimulation integriert, mit dem Ziel einer generativen, vielseitig einsetzbaren Lösung. Transferworkshops und Immersionen in Berlin und bei den brasilianischen Projektpartnern stellen das Übertragen von Wissen und Technologien sicher.

Kooperationspartner

  • Auftraggeber: Fundação Casimiro Montenegro Filho (FCMF)
  • Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) mit dem dortigen Fraunhofer IPK Project Office for Advanced Manufacturing
  • Als Technologiepartner bringt die Impact Innovations GmbH ihre Expertise im Bereich Cold-Spray-Verfahren ein.

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