Das vom Softwarehersteller Altair unterstützte Forschungsprojekt „CustoMat_3D“ zur Entwicklung maßgeschneiderter LAM-Aluminiumwerkstoffe für Strukturbauteile in der Automobilindustrie wurde erfolgreich abgeschlossen. Nach 3 Jahren Forschungs- und Entwicklungszeit der insgesamt zehn kollaborierenden Unternehmen und Forschungsinstitute bringt die EDAG Group zusammen mit Daimler, Leibniz-IWT, Fraunhofer IAPT und ECKA nun eine neue patentierte Aluminiumlegierung auf den Markt, die sowohl eine höhere Duktilität als auch eine höhere Bruchdehnung im Falle eines Aufpralls aufweist.
Optimierung entlang der Prozesskette
Im Fokus des dreijährigen Projektes stand die additive Fertigung im Hinblick auf Serienproduktion von Fahrzeugbauteilen sowie ein ganzheitlicher Ansatz der beteiligten Unternehmen und Forschungsinstitute, welche die gesamte Prozesskette von der Materialherstellung über die Simulation bis hin zur Bauteilentwicklung erforschten; angefangen von der Legierungsdefinition und Pulverherstellung (am Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien und bei der ECKA Granules Germany GmbH) über das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (bei der Fraunhofer IAPT, GE Additive und der FKM Sintertechnik GmbH) und die Simulation (am Fraunhofer ITWM sowie bei der MAGMA Gießereitechnologie GmbH) bis hin zur Validierung und Demonstration der Leistungsfähigkeit. Diese wurde von der Mercedes-Benz AG und der EDAG Engineering GmbH mit Hilfe der von Altair kostenfrei bereitgestellten Software Altair OptiStructTM durchgeführt. Darüber hinaus hat Altair „CustoMat_3D“ mit Anwenderschulungen unterstützt sowie beratend zur Seite gestanden.
Im Einzelnen kamen für die Strukturoptimierung mit OptiStruct die aus den Werkstoffkennwerten erzeugten Materialkarten zum Einsatz, um die Bauteile bei gleicher Leistung möglichst leicht zu gestalten. Durch die Strukturoptimierung gelang es, das Gewicht der zwei ausgewählten Bauteile, dem Radträger und dem Dämpferdom, zu senken, während deren Leistungskennwerte erhalten blieben. Dabei konnten Gewichtseinsparungen von bis zu 37 % erreicht werden. Mit dem neu entwickelten Werkstoff wurden darüber hinaus Hybridprozesse untersucht, wie etwa Laserauftragsschweißen und Fügeverfahren. In der Prozesssimulation war es möglich, die Vorgänge auf der mikroskopischen Ebene des Pulvers über repräsentative Elemente in die makroskopische Simulation des Bauteils zu überführen und so die Rechenzeit stark zu verkürzen. Als Ergebnis können Eigenspannungen und Verzüge der Bauteile schon vor der Fertigung sichtbar gemacht und zielgerichtet verringert werden.
