DigiAutoFab - Digitaler End-To-End Workflow zur additiven Serienfertigung von Kunststoffbauteilen für die Automobilindustrie; Teilvorhaben: Untersuchung des Übergangs von konventioneller Großserienproduktion zu PBF-LB/P Fertigung

Abstract

Die additive Fertigung ist in der gesamten Automobilbranche bereits seit Jahren ein fest etabliertes Instrument zur schnellen und wirtschaftlichen Herstellung von Musterbauteilen. Durch die wachsenden Möglichkeiten, vor allem im Bereich des Pulverbettschmelzverfahren mit Lasern (PBF-LB/P), wird zunehmend eine verbreiterte Werkstoffpalette zugänglich und durch die verbesserten mechanischen Eigenschaften der gefertigten Bauteile sollen in den folgenden Anwendungsszenarien wirtschaftliche Vorteile für die Automobilindustrie erschlossen werden: • Nutzung additiv gefertigter Bauteile zur Erprobung und Validierung in der Produktentwicklung, deren Eigenschaften sich direkt auf werkzeugfallende Spritzgussbauteile überführen lassen. • Nutzung additiv gefertigter Bauteile zur bedarfsgerechten Herstellung von Ersatzteilen. • Nutzung additiv gefertigter Bauteile in Varianten von Großserienfahrzeugen mit geringerer Stückzahl beziehungsweise unregelmäßiger Nachfrage. Das Ziel von DigiAutoFab war die Demonstration einer automatisierten Optimierung eines vernetzten digitalen Produktentstehungsprozesses von der Konstruktion über die Fertigungsvorbereitung bis zur eigentlichen additiven Fertigung. Für Leotech war es insbesondere wichtig die Frage zu klären, wie Bauteilgeometrien und Prozessparameter für den PBF-LB/P-Prozess optimiert werden können. Weiterhin waren für Leotech die Fragestellungen zu untersuchen, wie Methoden und Richtlinien zum Übergang von konventioneller Großserienproduktion zu PBF-LB/P Fertigung und umgekehrt ausgestaltet werden müssen und wie durch eine automatisierte Kostenbetrachtung eine Entscheidungsunterstützung zur Auswahl des besser geeigneten Verfahrens zur Verfügung gestellt werden kann. Additive manufacturing has been a well-established tool throughout the automotive industry for many years, enabling the rapid and cost-effective production of prototype parts. As the capabilities of additive manufacturing continue to expand, particularly in the field of laser-based powder bed fusion of polymers (PBF-LB/P), an increasingly broad range of materials is becoming available. Combined with the improved mechanical properties of the manufactured parts, this is expected to generate economic benefits for the automotive industry in the following application scenarios: • Use of additively manufactured parts for testing and validation during product development, with properties that can be directly transferred to injection-moulded production parts. • Use of additively manufactured parts for the demand-driven production of spare parts. • Use of additively manufactured parts for low-volume variants of mass-produced vehicles or for applications with irregular demand. The objective of DigiAutoFab was to demonstrate the automated optimisation of a connected digital product development process, covering the entire workflow from design and production preparation through to the actual additive manufacturing process. For Leotech, it was particularly important to determine how component geometries and process parameters can be optimised for the PBF-LB/P process. In addition, Leotech investigated how methods and guidelines for the transition from conventional high-volume production to PBF-LB/P manufacturing, and vice versa, should be designed. A further focus was the development of an automated cost assessment capable of supporting the selection of the more suitable manufacturing process.