Steigerung der Energieeffizienz bei der additiven Fertigung von Mikrobauteilen durch Einsatz eines heißdrahtbasierten Laserauftragschweißverfahrens, Teilvorhaben: Konstruktion und Fertigung eines Heißdrahtförderers sowie Sensordatenmanagement

Description: Das Projekt "Steigerung der Energieeffizienz bei der additiven Fertigung von Mikrobauteilen durch Einsatz eines heißdrahtbasierten Laserauftragschweißverfahrens, Teilvorhaben: Konstruktion und Fertigung eines Heißdrahtförderers sowie Sensordatenmanagement" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: EUTECT GmbH.Metallische Bauteile mit Strukturauflösungen von weniger als einem Millimeter werden in der Additiven Fertigung überwiegend mit pulverbasierten Verfahren hergestellt. Von den während der Bauteilgenerierung zugeführten Pulverpartikeln wird nur ein vergleichsweise geringer Anteil Teil der Bauteilgeometrie. Die erforderliche Energie für das Wiederaufbereiten sowie der Umstand, dass trotz Wiederaufbereitung nicht alle über­schüssigen Pulverpartikel erneut verwendet werden können, sind bei pulverbasierten generativen Fer­tigungsverfahren zwei unvermeidliche Faktoren, die zusammen mit dem hohen Schutzgasbedarf deren Energieeffizienz und Ressourcenschonung limitieren. Hier knüpft das Vorhaben an und zielt auf die Entwicklung eines energieeffizienten Verfahrens zum Laserauftragschweißen mit metallischen Drähten im Durchmesserbereich von 100 µm ab. Dabei soll der Draht senkrecht zur Substratoberfläche zugeführt werden und von vier einzeln ansteuerbaren, auf einem koaxialen Ring um die Drahtlängsachse angeordneten Laserstrahlen aufgeschmolzen werden. Zusätzlich wird der Draht in der Prozesszone durch Widerstandserwärmung auf Temperaturen nahe des Schmelzpunktes erwärmt. Zusammen mit einer konsequent auf minimalen Energiebedarf ausgelegten Maschinensteuerung wird es mit diesem Verfahren möglich sein, dünnwandige Mikrobauteile mit einer gegenüber Konkur­renzverfahren um fast 60 % gesteigerten Effizienz zu fertigen. Bei EUTECT wird ein Heißdrahtfördersystem entwickelt, welches auf der einen Seite Feindrähte im Durchmesserbereich zwischen 50 µm und 100 µm prozesssicher fördern kann und auf der anderen Seite über eine Widerstandserwärmung verfügt, welche mit elektrischer Leistung von unter 7 W den Draht auf Temperaturen kurz unterhalb der Schmelztemperaturen erwärmen kann. Zusätzlich soll mit einer zu entwickelnden Kraftmesseinheit die mechanische Widerstandskraft auf den Draht während des Auftragschweißprozesses detektierbar sein.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Elektrische Leistung ? Resistenz ? Zusatzstoff ? Energie ? Energiebedarf ? Produktionstechnik ? Klimaschutz ? Energieeffizienz ? Energieeffizienzsteigerung ? Ressourcenschonung ? Schmelzpunkt ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

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Leaflet | © OpenStreetMap

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Bereitsteller*in)
• EUTECT GmbH (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2023-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Design and manufacture of a hot-wire conveyor and sensor data management
  Description: Metallic components with structural resolutions of less than one millimeter are predominantly produced in additive manufacturing using powder-based processes. Of the powder particles added during component generation, only a comparatively small proportion becomes part of the component geometry. The energy required for reprocessing and the fact that not all excess powder particles can be reused despite reprocessing are two unavoidable factors in powder-based additive manufacturing processes, which, together with the high inert gas requirement, limit their energy efficiency and resource conservation. This is where the project starts and aims to develop an energy-efficient process for laser buildup welding with metallic wires in the diameter range of 100 µm. The wire is fed perpendicular to the substrate surface and melted by four individually controllable laser beams arranged on a coaxial ring around the longitudinal axis of the wire. In addition, the wire is heated in the process zone by resistance heating to temperatures close to the melting point. Together with a machine control system consistently designed to minimize energy requirements, this process will make it possible to manufacture thin-walled microcomponents with almost 60% greater efficiency than competing processes. At EUTECT, a hot wire conveying system is being developed which, on the one hand, can reliably convey fine wires in the diameter range between 50 µm and 100 µm and, on the other hand, has a resistance heating system which, with electrical power of less than 7 W, can heat the wire to temperatures just below the melting temperatures. In addition, the mechanical resistance force on the wire during the buildup welding process is to be detectable with a force measuring unit to be developed. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1124029

Status

Aktiv

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