Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Fertigungsprozesse
Mit unserem Prozessverständnis und ausgereiften Simulationstechniken tragen wir zur Gestaltung von effizienten und sicheren Fertigungsprozessen bei. Unser Leistungsangebot beinhaltet die Untersuchung und technologische Entwicklung von Fertigungsprozessen zur Herstellung von Halbzeugen und Bauteilen mit funktionalen Eigenschaften. Im Vordergrund stehen pulvertechnologische Prozesse inklusive komplexer Fluidsysteme bis hin zur Mikrofluidik, das Umformen und Bearbeiten von duktilen Werkstoffen sowie Bearbeitungsverfahren für spröde Werkstoffe und die Glasformgebung.
Leistungen
- Innovative Fertigungsprozesse für konturgenaue und funktionale Bauteile mit definiertem Eigenschaftsprofil
- Simulationsgestützte Optimierung der Energie- und Materialeffizienz von Fertigungsprozessen
- Modellierung und Simulation pulvertechnologischer und fluiddynamischer Prozessschritte, Simulationsmethoden für die generative Fertigung
- Prozesssimulation für die Umformtechnik inklusive der Mikrostrukturentwicklung und der Thermodynamik
- Formgebungs-, Bearbeitungsverfahren sowie Schadensanalysen für spröde Materialien wie Glas und Silizium
Sprechen Sie uns an! Gemeinsam finden wir eine maßgeschneiderte Lösung für Ihre Fragestellung.
SimPARTIX:
Laser-Pulverbettschmelzen von Polymeren
Der Anteil additiv gefertigter Bauteile nimmt in der Polymerindustrie stark zu. Dennoch ist insbesondere beim laserbasierten Pulverbettschmelzen (PBF-LB/P) die Materialauswahl im Vergleich zu anderen Polymer-Fertigungsverfahren sehr begrenzt. Ein wesentlicher Grund dafür ist, dass es kaum Kenntnisse darüber gibt, welche Materialeigenschaften für den Prozess wichtig sind und wie sich Prozessparameter auf die Produktqualität auswirken. Um dieses Problem zu lösen, verknüpft das Fraunhofer IWM mittels seiner einzigartigen Software SimPARTIX Materialdaten, Prozessparameter und Bauteilqualität. Dies ermöglicht die Entwicklung neuer Werkstoffe und hochwertiger Bauteile.
AID4GREENEST:
Als einer von 10 Partnern ist das Fraunhofer IWM im EU-Projekt AID4GREENEST maßgeblich daran beteiligt, die Stahlindustrie nachhaltiger zu gestalten und in Richtung „Grüner Stahl“ weiterzuentwickeln.
Das Projekt AID4GREENEST umfasst das Design von Materialien, Prozessen und Produkten sowie die Produkt-Performance. Dazu nutzen wir das Potenzial der künstlichen Intelligenz für innovative Charakterisierungsmethoden und Modellierungswerkzeuge. Diese sollen unter anderem dazu beitragen, Entwicklungsprozesse in der Stahlindustrie zu beschleunigen, die Materialqualität zu verbessern, sowie den CO2-Fußabdruck zu senken.
StahlDigital:
Semantische Materialkarten
Materialkarten werden für die Simulation von Prozessen und Bauteilen benötigt. Die Verknüpfung von Versuchsdaten mit validierten Materialkarten ist jedoch zeitaufwändig und die Qualität ist nicht immer gewährleistet.
WissenschaftlerInnen des Fraunhofer IWM harmonisieren deshalb heterogene Prüfdatensätze auf semantischer Ebene in einem Ontologie-gestützten Datenraum. Die verallgemeinerte Materialkartenrepräsentation ermöglicht das Exportieren in mehrere Materialkartentypen, anwendbar in diversen Simulationsprogrammen. Darüber hinaus enthält sie Informationen über die Herkunft der Materialmodellparameter (z.B. Herkunft der ursprünglichen Prüfdaten). Ein Proof of Concept wurde im September 2023 im Rahmen des Projekts StahlDigital, das Teil der Initiative MaterialDigital ist, erfolgreich demonstriert.
PeroTec:
Fügeprozesse zur Herstellung von Perowskit-Solarmodulen
Photovoltaische Solarmodule, ob basierend auf Silizium oder Perovskit, bedürfen einer langzeitstabilen, luft- und feuchtedichten Einkapselung. Im Projekt PeroTec entwickeln wir eine langzeitstabile Einkapselung für Perovskitsolarzellen rein basierend auf Glas.
Hierbei setzen wir unser tiefes Verständnis der Eigenspannungen und des Erweichungsverhaltens von Floatglas ein, um mittels Loten aus Glas eine langzeitstabile und gasdichte Versieglung zu erreichen. Die Herausforderung besteht insbesondere darin, über die komplette Modulfläche einen Spalt zwischen den Glasplatten von konstant 20 µm zu generieren, der anschließend mit Perovskit-Kristallen befüllt wird. Die strukturierte Lotschicht trennt hierbei einzelne Zellen elektrisch voreinander; aufgebrachte Leiterschichten auf dem Glas verschalten die Zellen zu einem Modul. In unseren Technikumsanlagen können wir Module von bis zu einem Quadratmeter aktiver Fläche herstellen und charakterisieren.