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Vortrag

Integration von Elektronik in additiv gefertigte Bauteile mittels Laser-Pulver-Auftragschweißen und Selektives Laserstrahlschmelzen

Mittwoch (22.05.2019)
17:40 - 18:00 Uhr

Smarte Bauteile sind wichtige Elemente cyber-physischer Systeme (CPS) und unterstützen den digitalen Wandel zu neuen Wertschöpfungs- und Geschäftsmodellen. Die Integration von elektronischen Komponenten wie Sensoren ermöglichen es, Systeme effizienter zu gestalten, indem Prozessbedingungen wirkstellennah erfasst und so nahezu unverfälscht analysiert werden können. Additive Fertigungstechnologien bieten hierfür neue Möglichkeiten des Produktdesigns, wodurch Sensoren frei innerhalb komplexester Bauteilgeometrien positioniert werden können.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Design von Bauteilen und der Entwicklung von Fertigungsstrategien für den additiven Aufbau von metallischen Werkstücken mit integrierten elektronischen Komponenten. Die additiven Verfahren werden dafür unter Berücksichtigung von prozess- und materialwissenschaftlichen Aspekten angepasst. Nach Voruntersuchungen konnten elektronische Komponenten identifiziert werden, welche den hohen Prozesstemperaturen widerstehen. Auf dieser Grundlage wurden Probekörper designt und Einbettungsstrategien entwickelt, welche die Implementierung von elektrischen Leitern in metallische 3D-Druck-Bauteile ermöglichen. Zwei Verfahren wurden untersucht: a) Einbettung während eines pulverbettbasierten Verfahrens (Selektives Laserstrahlschmelzen); b) Einbettung in einem zweistufigen Verfahren aus pulverbettbasierten Druck und 3D-Auftragschweißen (Selektives Laserstrahlschmelzen + Laser-Pulver-Auftragschweißen). Beide Verfahren konnten für den Edelstahl 316L erfolgreich entwickelt werden. Die elektronischen Leiter waren in beiden Fällen funktionstüchtig.

Die Forschungsergebnisse zeigen die Möglichkeit, elektronische Bauteile in additiv gefertigte Metallteile zu integrieren.

 

Sprecher/Referent:
Torsten Petrat
Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik
Weitere Autoren/Referenten:
  • Robert Kersting
    Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik
  • Dr. Benjamin Graf
    Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik
  • Prof. Dr. Michael Rethmeier
    Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik
  • Prof. Dr. Michael Rethmeier
    Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM)
  • Prof. Dr. Michael Rethmeier
    Technische Universität Berlin