Fraunhofer-Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL

Das Fraunhofer-Zentrum HTL entwickelt und fertigt Bauteile aus Keramik, Metall und Metall-Keramik-Kompositen über Additive Fertigung.

Das Technologiefeld Additive Fertigung umfasst hierbei die Entwicklung neuer Materialsysteme und Feedstocks, die Entwicklung neuer wirtschaftlicher und flexibler additiver Fertigungsverfahren, die Herstellung von Prototypen und Kleinserien, die simulationgestützte Entwicklung von Bauteilen und thermischen Prozessen, sowie das Qualitätsmanagement von additiv gefertigten Bauteilen.

Der Fokus liegt hierbei auf zweistufigen Verfahren, in welchen der Formgebungsprozess und die thermische Behandlung der Bauteile voneinander getrennt sind, da hierbei hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit enormes Potential besteht. Das Qualitätsmanagement beinhaltet dabei u.a. die Entwicklung von Verfahren zur in-situ-Kontrolle der einzelnen Prozessschritte, und ist ebenso wie die Wirtschaftlichkeit für die industrielle Produktion von großer Bedeutung.  

Hohe Temperaturen - Effiziente Lösungen

Das Fraunhofer-Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL gestaltet energieeffiziente Wärmeprozesse und trägt so zu einem nachhaltigen technologischen Fortschritt der Gesellschaft bei. Es entwickelt Hochtemperatur-Materialien, Hochtemperatur-Bauteile sowie Hochtemperatur-Messverfahren und optimiert damit Thermoprozesse. Das HTL arbeitet mit systematischen Methoden auf hohem wissenschaftlich/technischem Niveau. Primäres Ziel ist die Umsetzung seiner Entwicklungen in der Industrie.

• Beratung zur Werkstoff- und Verfahrensauswahl 
• FE-basierte Auslegung und CAD-Konstruktion von Bauteilen 
• Topologieoptimierung im HInblick auf mechanische und thermische Lasten 
• Entwicklung neuer keramischer, metallischer und hybrider Materialsysteme für die Additive Fertigung 
• Formulierung, Charakterisierung und Optimierung von 3D-Druck-Feedstocks 
• Qualitätsmanagement in additiven Fertigungsprozessen 
• Fertigung von Prototypen und Kleinserien aus Keramiken, Metallen oder Metall-Keramik-Kompositen mittels 3D-Druck 
• Entbinderung und Sinterung von 3D-Druck-Bauteilen 
• Schmelzinfiltration von porösen, additiv gefertigten Preformen 
• Bauteilcharakterisierung (Dimensionsanalyse, Gefügeanalyse, mechanische und zerstörungsfreie Prüfung) 
• Optimierung der Wärmebehandlungsprozesse und Entwicklung von Apps zur Simulation

Das HTL entwickelt und fertigt Bauteile aus Keramik, Metall und Metall-Keramik-Kompositen über Additive Fertigung. Standardmaterialien sind z.B. Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid sowie Siliziumcarbid und Stahl. Das Technologiefeld Additive Fertigung umfasst hierbei die Entwicklung neuer Materialsysteme, Fertigungsverfahren und -anlagen, die Herstellung von Prototypen und Kleinserien sowie das Qualitätsmanagement von additiv gefertigten Bauteilen. Die Entwicklung neuer Materialsysteme beinhaltet die Formulierung und Synthese von Feedstocks für den 3D-Druck. 

Ziel ist, die Verarbeitungseigenschaften der Feedstocks für das eingesetzte 3D-Druckverfahren so anzupassen, dass Bauteile mit hoher Qualität gefertigt werden können und gleichzeitig die vom Kunden gewünschten Werkstoffeigenschaften erreicht werden. Beispiele dafür sind unter anderem die Einstellung der Rieselfähigkeit von Pulverversätzen oder die Anpassung der Verarbeitungseigenschaften von Schlickern für die Additive Fertigung.