TIME, das Technologie-Institut für Metall und Engineering aus Wissen, hat die Förderempfehlung für ein Forschungsprojekt erhalten, um zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) aus Aachen sowie brasilianischen Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft eine hochproduktive Variante des Laserauftragschweißens zu entwickeln und gemeinsam mit kleinen und mittelständischen Unternehmen aus der Region zu industrialisieren.
„Die Herstellung von Großbauteilen im Maschinenbau ist oft mit einem enormen Ressourceneinsatz und Kosten verbunden“, weiß TIME-Geschäftsführer Dr. Ralf Polzin. „Aus ökologischen und ökonomischen Gründen sollen diese Bauteile daher möglichst lange in Betrieb bleiben. Doch Schäden durch Verschleiß und Korrosion verkürzen ihre Lebensdauer.“
Heute werden diese Bauteile durch Beschichtungen geschützt, die im Galvanik- oder thermischen Spritzverfahren aufgebracht werden. Diese Verfahren weisen jedoch erhebliche ökologische und technologische Mängel auf. Umweltschädliche Chemikalien, Lärmemissionen, hoher Brennstoff- und Materialverbrauch sowie begrenzte Korrosionsbeständigkeit und Schichtdefekte sind hier zu nennen.
Gemeinsame Forschung mit Fraunhofer ILT und brasilianischen Partnern - Vorteile des Laserverfahrens
Mit dem Laserauftragschweißen (englisch: Laser Material Deposition, LMD) lassen sich metallische Schichten deutlich ressourcenschonender herstellen. Doch trotz dieser Vorteile konnte sich das Verfahren bisher nur begrenzt durchsetzen. „Die wesentlichen Restriktionen für den zögerlichen Einsatz sind der hohe Bedarf an Expertenwissen und der Aufwand für die Ermittlung geeigneter Prozesseinstellungen“, weiß Dr. Ralf Polzin.
Vor diesem Hintergrund wollen TIME und Fraunhofer ILT gemeinsam mit den brasilianischen Partnern ein neuartiges, prädiktives Simulationsmodell entwickeln, um geeignete Prozesslandkarten zur Herstellung defektfreier Schichten automatisiert vorherzusagen.
Simulation ermöglicht Skalierung der Produktivität
Dazu werden die berechneten und experimentell verifizierten Prozessparameter direkt in ein maschinenlesbares Ausgabeformat überführt und durch eine neuartige, zerstörungsfreie Ultraschall-Prüfmethode dank künstlicher Intelligenz qualifiziert. „Das Simulationswerkzeug wird es ermöglichen, die Produktivität über weite Bereiche systematisch zu skalieren“, erklärt Dr. Thomas Schopphoven, Leiter der Abteilung Laserauftragschweißen am Fraunhofer ILT. Metallische Schichten mit einer Dicke von 500 μm sollen dann mit Beschichtungsraten im Bereich von einigen Quadratmetern pro Stunde aufgebracht werden können.
Damit können die Vorteile des LMD-Verfahrens auch von Klein- und Mittelständischen Unternehmen genutzt werden. „Zahlreiche Unternehmen aus Deutschland und Brasilien sind im projektbegleitenden Ausschuss vertreten und an den Ergebnissen hochinteressiert“, sagt Dr. Andres Gasser, Senior Expert am Fraunhofer ILT.
Spart Ressourcen und Energie
Durch die Bereitstellung dieser umweltfreundlichen Technologie für den breiten Markt wird das Projekt dazu beitragen, bei der Herstellung von Produkten Energie zu sparen und die Emission von Treibhausgasen zu verringern. Da sich darüber hinaus die Lebensdauer der so beschichteten Komponenten verlängert, werden auch Ressourcen für deren Herstellung eingespart.
Dr. Polzin: „Die Projektpartner verfügen über verteiltes Wissen, das gemeinsam genutzt werden muss, um die beschriebenen Ziele zu erreichen. TIME bringt dabei die technologischen und wissenschaftlichen Kompetenzen auf den Feldern Schweißen, Künstliche Intelligenz und Werkstoffprüfung ein.“
Gefördert wird das Projekt von CORNET (Collective Research Networking). Die Initiative vernetzt nationale und regionale Programme der Gemeinschaftsforschung verschiedener Länder miteinander. In Deutschland basiert CORNET auf der vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF). Die Förderung läuft über das Forschungsnetzwerk Mittelstand AiF.
Forschen gemeinsam (v.l.): Dr.-Ing. Thomas Schopphoven (Leiter der Abteilung Laserauftragschweißen am Fraunhofer ILT), TIME-Geschäftsführer Dr. Ralf Polzin und Dr.-Ing. Andres Gasser (Projektinitiator und Senior Expert beim Fraunhofer ILT) (Foto: Fraunhofer ILT)
Kontakt:
TIME - Technologie-Institut für Metall & Engineering GmbH
Koblenzer Str. 43, 57537 Wissen
Tel. 02742 / 912727-0
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www.time-rlp.de
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstr. 15, 52074 Aachen
Tel. 0241 8906 - 8107
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