GROTESK

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. V. Wesling

Förderzeitraum: 07.06.2018 – 28.02.2022
Förderstelle: EFRE / Land Niedersachsen
Antragsnummer: ZW6-8501 8048

Bearbeiter: P. Neef, R. Bernhard

GROTESK - „Generative Fertigung optischer, thermaler und struktureller Komponenten“
Erarbeitung von Werkstoffsystemen für die generative Fertigung von OTS-Komponenten
 

Im Rahmen der MWK-Richtlinie „Innovation durch Hochschulen und Forschungseinrichtungen“ ist dem Clausthaler Zentrum für Materialtechnik die Förderung eines Teilprojektes in einem Innovationsverbund aus Technischer Universität Clausthal sowie Instituten der Leibniz Universität Hannover, der Hochschule Hannover und des Laser-Zentrum Hannover e.V. zugeteilt worden.

Das CZM ist Verbundpartner des aus dem Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) geförderten Verbundprojekts „Generative Fertigung optischer, thermaler und struktureller Komponenten“ (GROTESK).

Die Zielstellung des Projektes besteht in der generativen Fertigung von Laserkomponenten wie mechanischen Aufnahmen für Laserkristalle, Fokussieroptiken und deren Halterungen sowie darauf abgestimmte Lichtleiter. Hierbei müssen zunächst die mechanischen und optischen Funktionen der Komponenten erfüllt werden, zudem sind aber auch die physikalischen Eigenschaften der unterschiedlichen Materialien sowie die thermischen Gegebenheiten im Prozess zu berücksichtigen.
Die generative Fertigungsweise bietet dabei durch reduzierte Montageaufwände sowie bestmöglich hinsichtlich des Einsatz-gebietes abgestimmte Lasergesamtsysteme deutliche Vorteile.
Die Teilbereiche des Projektes sind die Entwicklung eines anlagentechnischen Gesamtkonzeptes (Additive Fertigungszelle, HsH) unter integraler Berücksichtigung und Vorhersage der Eigenschaften der zu fertigenden Komponenten (Optiksysteme, LUH) sowie der Beachtung einer geeigneten Werkstoffauswahl und Verarbeitung (Werkstoffsysteme, CZM) zur Entwicklung eines funktionierenden Gesamtsystems mit optimalem Wirkungsgrad (Systemintegration/Eignung, LZH).

Innerhalb des Verbundprojektes mit dreijähriger Laufzeit wird von Seiten des CZM das Teilprojekt „Werkstoffsysteme zur generativen Fertigung von OTS-Komponenten“ durchgeführt. Hierbei steht für das CZM die Entwicklung von Werkstoffsystemen im Vordergrund, welche die vielfältigen Bestimmungen der verschiedenen Komponenten eines Lasersystems in geeigneter Form erfüllen und dabei die generative Fertigung ermöglichen. Zudem liegt ein weiteres Hauptaugenmerk auf der Parameterdefinition für die prozesstechnische Verarbeitung der Werkstoffe unter Verwendung eines Lasers.

Mittels gezielter Einstellung der Werkstoffzusammensetzung sowie der Werkstoffoberflächen soll die Adaption der physikalischen Eigenschaften des Werkstoffes erfolgen, sodass die Anforderungen hinsichtlich der thermischen Eignung, der Werkstoffstruktur und der Prozessqualität eingehalten werden.
 

Maßgeblich von Bedeutung sind hierbei insbesondere Schmelzpunkt, thermische Ausdehnung und Wärmeleitfähigkeit allerdings auch die Viskosität der Schmelze sowie auftretende Gefügeveränderungen und Entmischungsvorgänge bei der Erstarrung, sodass eine Anbindung zwischen den grundlegend unterschiedlichen Werkstoffgruppen ermöglicht werden kann.
Da sowohl eine draht- als auch pulvergebundene Verarbeitung der Werkstoffe mit kontinuierlicher Zusatzwerkstoffzuführung angestrebt wird, müssen notwendigerweise für beide Verfahren die verschiedenen Adaptionsmöglichkeiten untersucht werden.

Die generative Fertigung hat in den vergangenen Jahren Einzug in die industrielle Fertigung gehalten, das Potential ist aber bei weitem nicht ausgeschöpft. Insbesondere die hohe Flexibilität als auch die Automatisierbarkeit bieten essenzielle Möglichkeiten für eine weitere Etablierung. Der Einsatz der generativen Fertigung im Rahmen des Innovationsverbundes GROTESK geht somit insgesamt einher mit positiven Entwicklungschancen der Niedersächsischen regionalen Innovationsstrategie für intelligente Spezialisierung (RIS3).

Der GROTESK-Innovationsverbund wird anteilig aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) sowie aus Mitteln des Landes Niedersachsen gefördert und steht in Verbindung mit regionalen Industriepartnern.
Gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern verschiedener Hochschulen und Forschungseinrichtungen führt die interdisziplinäre Forschung in Kooperation mit Partnern aus Wirtschaft und Gesellschaft zu einer nachhaltigen Erforschung von wichtigen Zukunftsthemen an denen sich das CZM richtungsweisend beteiligt.