We3D2

We3D² vereint österreichische und europäische Forschungs- und Industriepartner mit dem Ziel, die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie im dynamisch wachsenden Bereich der additiven Fertigung zu stärken. Aufbauend auf den Erkenntnissen und Erfahrungen aus früheren Forschungsaktivitäten soll die drahtbasierte additive Fertigung mittels gerichteter Energieeinbringung (wire-based Directed Energy Deposition, w-DED) gezielt weiterentwickelt werden. Im Mittelpunkt stehen dabei die Verbesserung der Flexibilität, Prozessstabilität und Nachhaltigkeit sowie die umfassende Digitalisierung der Fertigung.

Unter der Koordination des LKR Leichtmetallkompetenzzentrums Ranshofen arbeitet ein breit aufgestelltes Konsortium daran, die Technologie für anspruchsvolle Anwendungen in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Bau- und Landmaschinen- sowie Chemieindustrie weiterzuentwickeln.

We3D²: Auf dem Weg zu einer intelligenten und robusten additiven Fertigung

Bei der drahtbasierten additiven Fertigung wird Schweißdraht als Ausgangsmaterial verwendet, um Bauteile Schicht für Schicht aufzubauen. Das Verfahren ermöglicht hohe Auftragsraten, eine effiziente Materialnutzung und die Herstellung großer Bauteile bei vergleichsweise geringem Materialverlust. Besonders interessant ist die Technologie für die endkonturnahe Fertigung, bei der Bauteile bereits möglichst nahe an ihrer endgültigen Form hergestellt werden. Dadurch lassen sich Materialverbrauch und nachträglicher Bearbeitungsaufwand gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren deutlich reduzieren.

Damit sich w-DED zuverlässig in der industriellen Produktion etablieren kann, sind jedoch stabile und reproduzierbare Prozesse, geeignete Werkstoffe sowie ein umfassendes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Material, Prozess, Maschine und Bauteilgeometrie erforderlich.

Genau hier setzt We3D² an: Das Projekt schafft die technologischen Grundlagen für eine neue Generation der industriellen drahtbasierten additiven Fertigung. Dazu werden experimentelle Untersuchungen, Simulationen, datenbasierte Methoden und moderne digitale Technologien miteinander verknüpft. Die Forschungsarbeiten sind in fünf industrielle Mehrpartnerprojekte und ein strategisches Projekt gegliedert.

Ein wesentliches Ziel ist die Definition robuster Prozessfenster für relevante Werkstoffgruppen. Gleichzeitig soll eine umfassende Datenbasis zu den Materialeigenschaften aufgebaut werden, um Werkstoffe gezielt für unterschiedliche Anwendungen auszuwählen und weiterzuentwickeln. Neue und optimierte Materialien werden daraufhin untersucht, ob sie vergleichbare oder bessere Eigenschaften als konventionell hergestellte Knetwerkstoffe erreichen können.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Digitalisierung des gesamten Fertigungsprozesses. Digitale Assistenzsysteme sollen die Anwenderinnen und Anwender während des gesamten Bauprozesses unterstützen. Dazu zählen beispielsweise Empfehlungen zur Prozessführung, die Überwachung und Regelung der Bauteilhöhe sowie die Zustandsüberwachung der Maschine. Auf diese Weise soll ein intelligenter, digital unterstützter 3D-Druckprozess entstehen, mit dem auch komplexe, anwendungsspezifische Bauteile wirtschaftlich in Einzelstückzahl gefertigt werden können.

Von Prozessdaten zur intelligenten Fertigung

Eine zentrale Rolle in We3D² spielt die systematische Erfassung, Verknüpfung und Kennzeichnung von Daten entlang der gesamten Fertigungskette. Dazu werden unterschiedliche Informationsquellen zusammengeführt: Material- und Prozessparameter, CAD/CAM- und Simulationsdaten, Informationen aus der Prozessüberwachung sowie Ergebnisse zerstörungsfreier Prüfverfahren.

Durch die Verknüpfung dieser Daten entsteht eine umfassende digitale Wissensbasis, die als Grundlage für zukünftige Anwendungen des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz in der additiven Fertigung dient.

Im Projekt werden neue ML-/KI-Methoden und Visualisierungstechnologien entwickelt, die nach dem Prinzip Expert in the Loop arbeiten. Dabei bleibt das Fachwissen qualifizierter Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ein wesentlicher Bestandteil der Entscheidungsfindung. Die digitalen Werkzeuge sollen die menschliche Expertise gezielt unterstützen, komplexe Zusammenhänge verständlich aufbereiten und fundierte Entscheidungen im Fertigungsprozess erleichtern.

Nachhaltige Fertigung für die Zukunft

Nachhaltigkeit ist ein wesentlicher Bestandteil von We3D². Durch die endkonturnahe Herstellung von Bauteilen kann die drahtbasierte additive Fertigung den Bedarf an Rohmaterial gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren verringern. Eine verbesserte Prozesskontrolle, digitale Unterstützung und optimierte Fertigungsstrategien bieten darüber hinaus das Potenzial, Ressourcen effizienter einzusetzen und die Umweltbelastung der Produktion zu reduzieren.

Mit der Kombination aus innovativen Werkstoffen, robusten Fertigungsprozessen, digitalen Technologien und industrieller Erprobung schafft We3D² die Voraussetzungen für eine effiziente, intelligente und nachhaltige drahtbasierte additive Fertigung.

Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung industrieller Fertigungstechnologien und stärkt die Position der österreichischen und europäischen Industrie im internationalen Wettbewerb der additiven Fertigung.

COMET: Zusammenarbeit von Industrie und Forschung für die Technologien von morgen

Das Programm COMET Competence Centers for Excellent Technologies fördert den Aufbau von Kompetenzzentren, deren Herzstück ein von Wirtschaft und Wissenschaft gemeinsam definiertes Forschungsprogramm auf hohem Niveau ist. Dies soll neue Forschungsimpulse setzen, zu verstärktem Technologietransfer führen und die Innovationsfähigkeit der Unternehmen stärken. Dadurch sollen neue Produkt-, Prozess- und Dienstleistungsinnovationen entstehen. In diesem Sinne stellt COMET einen wesentlichen Faktor zur Stärkung des Forschungsstandorts und des Wirtschaftsstandorts Österreich dar.

Das Konsortium dankt dem österreichischen Bundesministerium für Wirtschaft, Energie und Tourismus (BMWET), dem Bundesministerium für Innovation, Mobilität und Infrastruktur (BMIMI), der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) sowie den drei Landesförderstellen Amt der Oberösterreichischen Landesregierung, Steirische Wirtschaftsförderungsgesellschaft m.b.H. und Wirtschafts-Standort Vorarlberg GmbH für die Förderung des Projekts „We3D²“ im Rahmen der 10. COMET-Projektausschreibung.

Weiterer Dank gilt den Industriepartnern für ihre finanziellen Beiträge sowie ihre Forschungsbeiträge in den fünf durchgeführten Multi-Firmen-Projekten.