DigitAl: Digitalisierung der Entwicklung neuer Aluminiumlegierungen für die additive Fertigung mittels künstlicher Intelligenz

Abstract

Das Verbundprojekt DigitAl zielte darauf ab, die Entwicklung neuer Aluminiumlegierungen für die additive Fertigung durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz effizienter zu gestalten. Im Fokus stand die Optimierung des PBF-LB/M Prozesses. Die Motivation lag in der bisher noch beschränkten Materialauswahl, der Alterung des Pulvermaterials und den hohen Kosten und Zeitaufwänden bei der Prozessentwicklung. Folgende Punkte hat das Forschungsverbundprojekt DigitAl adressiert:

Simulationsgestützte Material- und Prozessbewertung: Verschiedene numerische Modelle wurden entwickelt und validiert, um Materialeigenschaften und Prozessverhalten verschiedener Werkstoffe numerisch abzuleiten Prozessoptimierung mittels KI: Ein datengetriebener Ansatz kombiniert bayes’sche Optimierung, FEM-Simulationen und maschinelles Lernen, um optimale Prozessparameter für PBF-LB/M effizienter zu identifizieren. Methodik zur Prozesseignungsprüfung: Ein standardisierter Workflow wurde entwickelt, der die Untersuchung neuer Testlegierungen effizient gestaltet. Alterungsstudien: Die Alterungseffekte auf Aluminiumlegierungen verschiedener Aluminiumlegierungen wurden untersucht, um die Langzeitstabilität und Wiederverwendbarkeit von Pulver zu gewährleisten. Validierungsstudien: Die entwickelte Methodik wurde erfolgreich auf AlZn-Legierungen angewandt, um den Versuchsaufwand stark zu reduzieren.

Die bisherigen Ergebnisse liefern eine solide Datengrundlage, um die bestehende Materialdatenbank deutlich auszubauen und damit neue Legierungen oder Einsatzszenarien zu erschließen. Ebenso bietet sich die Möglichkeit, das Vorgehen auf verschiedene Werkstoffe und Anwendungen in der additiven Fertigung zu übertragen, was den industriellen Nutzen erheblich steigern dürfte. Allerdings steht und fällt die allgemeine Einsetzbarkeit der entwickelten Methoden mit der Menge und Qualität zusätzlicher empirischer Daten. Erst wenn dieses Fundament weiter gestärkt wird, lässt sich das Verfahren nachhaltig in unterschiedlichen Branchen etablieren. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der genauen Untersuchung von Alterungsmechanismen bei AlZn-Legierungen, um deren Stabilität langfristig zu sichern und ihre industrietaugliche Verarbeitung noch weiter voranzubringen. Das Projekt DigitAl hat durch die Entwicklung eines standardisierten Workflows für die Prozesseignungsprüfung und den Einsatz datengetriebener Methoden entscheidende Fortschritte erzielt. Die Ergebnisse bieten eine solide Grundlage für zukünftige Anwendungen und Weiterentwicklungen in der additiven Fertigung. Datei-Upload durch TIB