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3D-Druck-Forschung

Das können IWU-Forscher in Sachen additive Fertigung

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Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Gedruckte Wärmeübertäger mit hoher Oberfläche

Wärmeübertrager werden für den gezielten Übergang der Wärmeenergie von einem Medium auf ein anderes benötigt. Weil die Zahl möglicher Anwendungen unüberschaubar groß sei, müssten diese Bauteile hinsichtlich Wärmeübertragungsleistung, Druckerhalt und Geometrie exakt auf ihren Einsatzzweck und -ort abgestimmt sein. Nur so können sie nach Aussage der Experten eine für die jeweilige Anwendung optimale Leistung bringen. Denn die Effizienz des gewählten Wärmeübertragungssystems hat oft einen erheblichen Einfluss auf die Energiebilanz des Gesamtsystems. Additive Fertigungsverfahren sind aber für die Herstellung anwendungsoptimierter, hocheffizienter Wärmetauscher geradezu prädestiniert. Möglichst dünnwandige und große, mehrfach gekrümmte Flächen für die Wärmeübertragung, die man damit herstellen kann, ermöglichen entscheidende Verbesserungen bei der Wärmeübertragung, heißt es weiter. Der metallische 3D-Druck im LPBF-Verfahren nutzt dabei die prinzipbedingte Designfreiheit für die schnelle und ressourceneffiziente Herstellung solcher Wandstrukturen voll aus. Ganz besonders profitierten die Leistungskennwerte in fluidbasierten Anwendungen, wie etwa Hochtemperatur-Wärmeüberträgern und 2-Phasen-Dampfkammern (englisch: vapour chamber). Bei Hochtemperaturanwendungen seien auch oft sehr widerstandsfähige Materialien gefragt, die wirtschaftlich nur durch diese Art der additiven Fertigung verarbeitbar sein sollen. Dieses Projekt wird übrigens von der EU gemäß der Fördervereinbarung Nr. 101102316 finanziert.

Per LPBF können auch solche Strukturen mit dem Laser gedruckt werden. Das additive Fertigungsverfahren verarbeitet auch sonst schwierig zu hanhabende Metalle. Diese Komponenten hier verbessern jetzt die Effiizienz von Wärmeübertragungssystemen.(Bild: Fraunhofer-IWU)
Per LPBF können auch solche Strukturen mit dem Laser gedruckt werden. Das additive Fertigungsverfahren verarbeitet auch sonst schwierig zu hanhabende Metalle. Diese Komponenten hier verbessern jetzt die Effiizienz von Wärmeübertragungssystemen.
(Bild: Fraunhofer-IWU)

Stabile Aluminiumradträger sind wirtschaftlich druckbar

Im Rahmen des Projekts „Campus FreeCity“ wobei eine vernetzten Flotte modularer Roboterfahrzeuge erforscht wird, entsteht der sogenannte „CityBot“ von EDAG. Dabei handelt es sich um ein multifunktionales Roboterfahrzeug, bestehend aus Zugmaschine und variablen Zusatzmodulen. Nach einer Testphase soll der mobile Roboter insbesondere für den Personentransport oder Reinigungsaufgaben eingesetzt werden. Gemeinsam mit dem IWU und Constellium entwickelte EDAG dafür eine Prozesskette zur schnellen Komponentenentwicklung und Festlegung geeigneter Fertigungsprozesse und Materialien per automatisiertem Engineering. Ein konkretes Beispiel ist die Radträgerkomponente, die das Rad an Fahrgestell und Lenkmotoren anbindet. Unterschiedliche Transportaufgaben und entsprechende Belastungen erforderten dafür ein maßgeschneidertes Bauteildesign. Doch das LPBF erwies sich in Kombination mit der Aluminiumlegierung Constellium Aheadd CP1 auch dabei als wirtschaftlich und technisch von Vorteil. Und zwar hinsichtlich der Verarbeitbarkeit, der Produktionsgeschwindigkeit und der mechanischen Eigenschaften des Endprodukts. Das IWU entwickelte dafür übrigens die LPBF-Prozessparameter für einen Standardindustriedrucker. Bald, heißt es, startet der Praxistest des „CityBot“ im Deutsche Bank Park in Frankfurt am Main. Fördermittelgeber für „Campus FreeCity“ ist das Bundesministerium für Digitales und Verkehr.

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