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Ziele des Projektes

In dem Entwicklungsvorhaben geht es um die prototypische Entwicklung einer Simulationssoftware zur Verzugsvorhersage und -kompensation beim Sintervorgang von Metall-Binder-Jetting (MBJ)-Bauteilen sowie ihrer optimierten Nachbearbeitung. Unterstützt wird dies durch eine systematische Ermittlung der Prozessgrenzen und die Überführung der Erkenntnisse in Konstruktionsrichtlinien. Weiterhin wird zur Sicherstellung der Produktqualität ein Konzept erarbeitet, mit dem entlang der gesamten Fertigungsprozesskette für MBJ-Bauteile die Qualität innerhalb der einzelnen Prozessschritte und der finalen Bauteile geprüft und sichergestellt werden kann.

Wesentliche Problemstellungen sind:

• Unbekannte Prozessgrenzen Bisher liegen keine umfassenden Richtlinien vor, welche die Grenzen und Möglichkeiten des MBJ-Fertigungsprozesses aufzeigen. Teure Iterationsschleifen bis zu einem prozesssicheren Bauteilaufbau und eine ungenügende Ausnutzung der Verfahrensmöglichkeiten sind die Folge.
• Modelle aus SLM1 nicht übertragbar Bisher erarbeitete Modelle aus dem SLM-Prozess bezüglich der Prozessgrenzen und zu deren Ermittlung lassen sich Aufgrund des unterschiedlichen Fertigungsprozesses nicht auf MBJ übertragen und müssen neu entwickelt und ermittelt werden.
• Fehlende Simulationsmodelle des Sintervorgangs Hohe und anisotrope Schrumpfungen von bis zu 20% während des Sintervorganges ermöglichen keine exakte Fertigung von Bauteilen mittels MBJ. Dementsprechend sind aussagekräftige Simulationsmodelle des Sintervorgangs notwendig.
• Aufwendige Nachbearbeitung Die Komplexität additiv hergestellter Bauteile stellt besondere Herausforderungen an die Nachbearbeitung. Durch konventionell nicht zu bearbeitenden Flächen und durch die geringe Bauteilgröße sind neue Strategien für die Nachbearbeitung solcher Bauteile erforderlich.
• Keine Qualifizierungsstrategie vorhanden Die bevorstehende Industrialisierung der MBJ-Technologie erfordert zuverlässige Maßnahmen zur Qualitätssicherung. Da die prozessspezifischen Stör- und Einflussgrößen nicht bekannt sind, ist aktuell keine einheitliche Prozess- und Anlagenqualifizierung für diese Technologie möglich. 

Ziel dieses Vorhabens ist deshalb die prototypische Entwicklung einer Softwarelösung, welche eine Vorhersage des Bauteilverzugs beim Sintern ermöglich und diese kompensiert, sowie die Entwicklung einer effizienten Nachbearbeitungs- und Qualifizierungsstrategie für MBJ-Bauteile. Dadurch sollen wesentliche Hürden für den wirtschaftlichen Einsatz der MBJ-Technologie überwunden werden.