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Additiv-Guss ein neuartiger Hybridansatz für automobile Anwendungen

Additive-Casting a novel hybrid approach for automotive application
 
: Oettel, Markus; Flügel, Sebastian; Polenz, Stefan; Kleine, Andreas; Gebauer, Mathias; Müller, Bernhard

:

Kynast, M.:
Rapid.Tech + FabCon 3.D. International Hub for Additive Manufacturing : Exhibition + Conference + Networking; Proceedings of the 16th Rapid.Tech Conference, Erfurt, Germany, 25 - 27 June 2019
München: Hanser, 2019
ISBN: 978-3-446-46223-6
ISBN: 3-446-46223-6
ISBN: 978-3-446-46244-1
pp.34-48
Rapid.Tech Conference <16, 2019, Erfurt>
FabCon 3.D Conference <2019, Erfurt>
German
Conference Paper
Fraunhofer IWU ()
Fraunhofer IWS ()
additive Fertigung; Hybridfertigung; Hybrid; Laser-Strahlschmelzen; LBM; laser beam melting; automobile Anwendung; Druckgießen; Modularisierung; Druckgussteil; Demonstrationsmodell; Komponentenentwicklung; Druckgießform; Metallabschneidung; kraftschlüssige Verbindung; Fertigungszeit; Wärmetausch; Anwendung im Fahrzeugbau; Großserie; Hybridverfahren; Mikro-Laserauftragschweißen; selektives Laserstrahlsintern; 3D-Metalldruck

Abstract
Additive Fertigungsverfahren finden aufgrund von meist hohen Fertigungskosten und vergleichsweise langen Fertigungszeiten nur langsam ihren Weg in die Großserien der Automobilindustrie. Abhilfe schaffen da bereits erste Hybridansätze, wo konventionell gefertigte Grundkörper zur Reduzierung der additiven Verfahrenskosten eingesetzt werden. Der neuartige hybride Fertigungsansatz adressiert die dennoch bestehenden Herausforderungen und verbindet Laser-Strahlschmelzen bzw. Laser-Auftragschweißen mit dem Druckgießen, um die Vorteile der Verfahren zu kombinieren. Damit soll eine Individualisierung und Funktionalisierung von Druckgießbauteilen für automobile Anwendungen möglich werden. Die Umsetzung erfolgt anhand von zwei Demonstratoren aus dem Automobilbau. Im Rahmen Zielstellung soll ein grundlegendes Bauteildesign durch ein modulares Hybridprinzip mit komplexen und funktionalen Bauteilbereichen erweitert werden. Im Demonstrator 1 werden funktionalisierte Einlegeteile wie bspw. Miniaturwärmetauscher mit komplexer Kanalgeometrie, individuelle Adaptergeometrien oder Bauteilverstärkungen aus höherfestem Material entwickelt, welche nur durch laser-strahlschmelzen herstellbar sind. Diese werden im Nachgang in eine Druckgießformeingelegt und damit monolithisch zu einem neuartigen Hybridbauteil verbunden. Im Demonstrator 2 erfolgt die Individualisierung und Funktionalisierung durch das Aufbauen von geometrieflexiblen Fügeelementen und individuellen Geometriebereichen auf einen Standard Druckgussbauteile durch Laser-Auftragschweißen. In beiden Demonstratoren wird dabei ein besonderes Augenmerk auf die stoff- bzw. kraftschlüssige Verbindung der zum Teil aus unterschiedlichen Materialien bestehenden Bereiche gelegt.

 

Due to long production times and therefore high production costs, additive manufacturing only slowly finds its way into mass production of the automotive industry. One way to reduce production time is hybrid manufacturing. So far additive functional structures are built on conventionally machined base bodies. The novel hybrid approach addresses the existing challenges and combines additive manufacturing (laser beam melting, laser metal deposition) with die casting to utilize the advantages of both processes. Objective is to customize and functionalize die-cast components for automotive applications. The idea is to extend a basic component design by a modular hybrid principle with complex and functional areas. For the first demonstrator, inserts such as a miniature heat exchanger, an individual adapter geometry and reinforcements of high-strength material have been developed, which can only be produced by laser beam melting. These inserts are subsequently casted into a novel hybrid component. The second demonstrator focuses on the customization and functionalization after the casting process. Individually developed geometries such innovative joining elements are created on a standard die-cast component by laser metal deposition. In both demonstrators, special attention is paid to the bonding at the interface areas, some of which are made from different materials.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-559158.html