Firmenportrait
Das Fraunhofer IWU stellt sich vor
IWU-Standort in Dresden am Universitätsgelände (Nöthnitzer Straße 44)
Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) mit Standorten in Chemnitz, Dresden, Leipzig, Wolfsburg und Zittau beschäftigt in Summe ca. 670 Mitarbeiter in den Bereichen Feinwerk-/ Mikrotechnik, Medizintechnik, Elektrotechnik, Automobil- sowie Maschinenbau und Luft-/ Raumfahrt und ist ein Innovationsmotor für Neuerungen im Umfeld der produktionstechnischen Forschung und Entwicklung.
Laser Powder Bed Fusion (LPBF):
Prinzipieller Aufbau einer Laserstrahlschmelzanlage
Seit 2009 wird in der Nähe des Campusgeländes in Dresden am IWU-Standort in der Abteilung „Laser Powder Bed Fusion“ am metallischen 3D-Druck geforscht. Derzeit beschäftigen sich 15 Mitarbeiter*innen und wissenschaftliche Hilfskräfte mit der Technologie des Laserstrahlschmelzens (LPBF), bei der dreidimensionale Objekte durch einen schichtweisen (additiven) Aufbauprozess entstehen. Das Ausgangsmaterial ist ein metallisches Pulver, das lokal mittels eines Laser in einer Schicht an den Stellen ausgeschmolzen wird, die man zu Beginn mittels CAD-Daten bestimmt hat. Dieser Vorgang erfolgt dann schichtweise so lange bis das Bauteil komplett realisiert/aufgebaut wurde. Die Materialvielfalt reicht beispielsweise von Stahl-Legierungen, Aluminium, Titanlegierungen, Nickel-Basis-Legierungen über Sonderwerkstoffe, wie NiTi oder NdFeB.
Im Gegensatz zu konventionellen, wie spanende oder fügende, Herstellungsverfahren eröffnet die Additive Fertigung neue Perspektiven hinsichtlich Komplexität der Geometrie in Konstruktion und Fertigung, sowie in Hinblick auf die verwendeten Materialien. Hierdurch werden vergleichsweise kurze Entwicklungszeiten erreicht und Möglichkeiten zur Herstellung geometrisch komplexer Strukturen ermöglicht.
Wärmeübertragennde Strukturen:
Ausschnitt eines Wärmeübertragers aus AlSi10Mg
Die Entwicklung in dem Bereich der Additiven Fertigung setzt sich stetig fort und verspricht in den kommenden Jahren vielfältige Potentiale zu erschließen. Hierzu gehören insbesondere dünnwandige, wärmeübertragende Strukturen, die in ihrer Gestaltung durch ein hohes Maß an Designfreiheit profitieren. Hierdurch wird der metallische 3D-Druck von gekrümmten Wandstrukturen, mit minimalen Wandstärken ressourceneffizient ermöglicht. Durch die geometrische Variation der Strömungskanäle ist eine optimale Auslegung des Wärmedurchgangskoeffizienten, bei gleichzeitiger Maximierung der Austauschfläche möglich. Die Einsatzmöglichkeiten von wärmeübertragenden Strukturen sind vielfältig und in vielen Fällen sinnvoll.
Konkrete Beispiele sind Hochtemperaturanwendungen mit schwer zu verarbeitenden Werkstoffen (z.B. Inconel), oder Wärmeübertrager für Absorptions- und Resorptionsanlagen mit mehreren, räumlich getrennten Fluidströmen, zu denen gerade auch ein gemeinsames Forschungsprojekt gemeinsam mit der Bitzer-Professur für Kälte-, Kryo – und Kompressorentechnik angestrebt wird.
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU