Hybride Produktion mit additiven Verfahren

Anlässlich der Formnext 2022 in Frankfurt präsentieren Wissenschaftler des Fraunhofer IPT die Vorteile einer hybriden Prozesskette aus additiven und konventionellen Technologien für die Fertigung komplexer Bauteile. Als Demonstrationsobjekt diente eine Wasserstoff-MMX-Brennkammer, die durch pulverbettbasiertes Laserstrahlschmelzen (LPBF) erzeugt und durch Fräsen nachbearbeitet wurde.

Fertigung einer Wasserstoff-Brennkammer

Das Fraunhofer IPT hat sich auf die Prozessoptimierung additiver Technologien und die Entwicklung einzelner Fertigungsverfahren einschließlich deren vor- und nachgelagerten Bearbeitungsschritten spezialisiert.

Die Herstellung der Wasserstoff-Brennkammer war technisch äußerst anspruchsvoll, die Fertigungstoleranzen gering. Die Herstellung mittels zerspanender Fertigungsverfahren rechnet sich im vorliegenden Fall kaum.

Die Fraunhofer Wissenschaftler entschieden sich daher für eine additive Erzeugung der Brennkammer und anschließende zerspanende Bearbeitung. Beim LPBF-Verfahren wird das Bauteil durch einen Mikroschweißprozess in einem Pulverbett Schicht für Schicht aufgeschmolzen.

Da die Schichten extrem dünn sind, können selbst komplexe Bauteile so gefertigt werden, dass innenliegenden Funktionselemente in einem Prozessschritt mit aufgebaut werden. Die filigranen, beweglichen Luftleitbleche wurden anschließend gefräst und Bohrungen für den Wasserstoffaustritt eingebracht.

In Kombination der einzelnen Fertigungsschritte gelang es den Wissenschaftlern, die Schwächen der jeweiligen Verfahren zu kompensieren und die Einzelprozesse zu einer hybriden Prozesskette zu verbinden.

www.ipt.fraunhofer.de