Fotec entwickelt Schlüsselprozesse zur automatisierten Nachbearbeitung

Übersicht der getesteten Stützstrukturen bei 316L hinsichtlich maximaler Zugbelastung sowie der Entfernungseigenschaften durch Hirtisieren.

Das durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG), das Deutsche Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und die Flanders Agency for Innovation & Entrepreneurship (VLAIO) geförderte Projekt – koordiniert vom ecoplus Mechatronik-Cluster, FKM und KU Leuven – verfolgte das Ziel, additive-subtraktive Fertigungsketten wirtschaftlich nutzbar zu machen – auch für kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Fotec agierte dabei als führender Akteur im Bereich Laser Powder Bed Fusion (PBF-LB/M) und der elektrochemischen und mechanischen Nachbearbeitung.

Die Fotec Forschungs- und Technologietransfer GmbH ist das Forschungsunternehmen der FH Wiener Neustadt und steht für anwendungsnahe Forschung im Bereich Fertigungstechnik, Additive Manufacturing, Robotik und Digitalisierung. Mit modernsten Laboreinrichtungen und engem Industriekontakt zählt Fotec zu den führenden Technologietransferzentren in Österreich.

Hirtisieren – chemisch-elektrolytische Nachbearbeitung neu gedacht

Ein Highlight des Fotec-Beitrags war die Weiterentwicklung der Technologie Hirtisieren, einer elektrochemisch unterstützten Nachbearbeitungsmethode zur Entstützung, Reinigung und Glättung von PBF-LB/M-Bauteilen. Aufbauend auf den Ergebnissen des Vorgängerprojekts wurden zielgerichtete Bearbeitungsstrategien für Materialien wie Ti6Al4V und 1.4404 (Edelstahl) erarbeitet.

Durch angepasste PBF-LB/M-Prozessparameter konnten Bearbeitungszugaben von nur 180 bis 550 µm definiert werden – ein wichtiger Schritt zur materialsparenden, automatisierten Nachbearbeitung. Gleichzeitig wurden Oberflächenrauheiten von Sa ≤ 5 µm erreicht, was eine präzise Funktionalisierung von AM-Bauteilen ermöglicht.

Oberflächenqualitäten gezielt beeinflussen

Fotec realisierte im Projekt umfangreiche Untersuchungen zur Oberflächenintegrität additiv gefertigter Bauteile. Dabei wurde analysiert, wie sich unterschiedliche PBF-Prozessparameter, Bauorientierungen und Zwischenbehandlungen auf die finalen Oberflächeneigenschaften auswirken.

Ein besonderer Fokus lag auf der Wechselwirkung mit Prozessen wie Shot Peening, Wärmebehandlung und NC-Formschleifen. Die daraus resultierende Oberflächenmatrix liefert eine fundierte Basis für die gezielte Kombination und Optimierung additiver und subtraktiver Prozessschritte.

Digital vernetzt – Datenmanagement in hybriden Prozessketten

Ein bedeutender Beitrag zur digitalen Durchgängigkeit war die Entwicklung eines prozessübergreifenden Datenmanagementsystems, das im gegenwärtigen Projekt vom Institut für Fertigungstechnik und Photonische Technologien der TU Wien gemeinsam mit Projektpartnern realisiert wurde. In einem prototypischen Aufbau wurde ein hybrides CAM-System mit multisensorgestützten Echtzeitdaten versorgt und daraus automatisch Werkzeugbahnen generiert.

Durch die Integration von Sensorik, Materialdaten und Geometrieinformationen konnte ein intelligentes, adaptives CAM-Regelsystem aufgebaut werden – ein Meilenstein für die Automatisierung komplexer Additive-Subtractive-Manufacturing (ASM)-Prozessketten.

Anwendungsnähe und Transfer im Fokus

Die Forschungsarbeiten der Fotec zeichneten sich durch eine hohe Anwendungsorientierung aus. Im Projektverlauf wurden Probekörper und Use Cases aus Werkstoffen wie Ti64, 316L und AlSi10Mg gefertigt und analysiert. Die enge Kooperation mit den 15 industriellen Partnern – darunter Unternehmen aus Luftfahrt, Werkzeugbau und Medizintechnik – stellte sicher, dass die entwickelten Verfahren unmittelbar auf reale Fertigungsszenarien übertragbar sind.

Der Abschlussbericht kann hier angefragt werden: FKM | Forschungskuratorium Maschinenbau eV: info@fkm-net.de

Weitere Informationen zum Projekt Ad-Proc-Add