Ressourcenvebrauch und Einschränkungen in der Bauteilform und - vielfalt sollen optimiert werden, sodass bei reduziertem Materialeinsatz, geringerem Nachbearbeitungsaufwand, optimierten Brennergebnissen in einer höheren Präzision gefertigt werden kann. Weitere Effizienz erfolgt durch die Digitalisierung.
Das Verbundprojekt Processing adressiert mit Schwerpunkt auf Keramik und thermische Prozesse folgende Themen:
- Korrelierte Datenerfassung und Prozesssteuerung
- neue Methoden der Formgebung, thermischen Behandlung und Hartbearbeitung von Hochleistungskeramik
In 4 Arbeitsgruppen adressieren die Bündnispartner folgende Zielmärkte:
• Additive Fertigung von Keramikbauteilen
• Digitalisierung des keramischen Fertigungsprozesses
• Emissionsminderung bei thermischen Behandlungsprozessen
• Laserfein- und -feinstbearbeitung von Keramikbauteilen
Beteiligte im Verbundprojekt Processing:
- Schneider Engineering Solutions GmbH (Koordinator)
- QSIL metals Hermsdorf GmbH
- Tridelta Thermprozess GmbH
- LCP-Laser-Cut-Processing GmbH
- Tridelta Weichferrite GmbH
- Ernst-Abbe-Hochschule Jena
- Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS Hermsdorf
- Alle weiteren Keramikhersteller als assoziierte Partner
Ansprechpartner:innen
Jens Schneider
Beate Capraro
Optimierung
Die Vorteile:
- Möglichkeiten der Nachverfolgung und Produktionsoptimierung
- Reduzierter Materialeinsatz und geringerer Nacharbeitsaufwand
- Optimierte Brennergebnisse
- Höhere Präzision und/oder Geschwindigkeit in der Nachbearbeitung
Neue Formen und Strukturen, eine höhere Bauteilqualität, die Reduktion von Werkzeugverschleiß und Beeinflussung durch Hartbearbeitung sowie das Vermeiden von Kontamination der Bauteile sind Ziel der Entwicklungen in Saphir. Konkret sollen durch gezielte Laserbearbeitung die Bauteilbearbeitung optimiert und durch eine höhere Präzision unerwünschte Einwirkungen vermieden werden. Feinste Strukturen in keramischen Bauteilen sollen bisher eingeschränkte Möglichkeiten der Formgebung ersetzen und den Einsatz von Keramiken in besonders anspruchsvolle Bedingungen ausweiten. Es gilt die bisher erforderliche Nachbearbeitung von keramischen Bauteilen (z.B. Fräsen, Drehen, Schleifen und Polieren) auf ein Minimum zu reduzieren.
Optimierung der Bauteilbearbeitung durch Laser
Der Nutzen:
- Reduzierte Beeinflussung durch Hartbearbeitung
- Ermöglichung neuer Formen und Strukturen
- Bauteilqualitätssteigerung
- Reduzierung
- Werkzeugverschleiß
- Vermeidung
- Bauteilkontamination
Herkömmliche Formgebungsverfahren und etablierte Bindemittel schränken die Vielfalt an Bauteilformen ein. Um eine höhere Bauteil- und Formenvielfalt zu erreichen, Bearbeitungsabfälle zu vermeiden und Nachbearbeitungsaufwände zu reduzieren, sollen Möglichkeiten der Additiven Fertigung gezielt genutzt werden um eine höhere Endkonturnahheit der Bauteil zu erreichen und die Aufwände der Nachbearbeitung zu verringern. Etablierte Bindemittel sollen durch Keramische Multilayer ersetzt werden und die Anforderungen an den Brennprozess reduziert werden, sodass auch der Energieverbrauch reduziert werden kann.
Prozessänderung in Additive Fertigung
Die Vorteile:
- Reduzierung Materialeinsatz
- Höhere Bauteil- und Formenvielfalt
- Geringere Anforderungen an den Brennprozess und reduzierter Energieverbrauch
- Reduzierung Nachbearbeitungsaufwände
- Weniger Bearbeitungsabfälle
Energie- und kostenintensive Wärmebehnadlungs- und Brennprozesse sollen durch Atmosphärenregelung kostengünstiger werden. Nicht optimale Sinterunterlagen durch reaktionsarme Sinterunterlagen ersetzt und moderne Mess- und Regelsysteme an Industrieöfen zum Einsatz kommen. Kapillaren für atmosphären-geregelte Brennprozesse
polymere Precursoren und keramisch geträgerter Polymermembranen sollen dies sicherstellen.
Optimierte Wärmebehandlungsprozesse
Der Nutzen:
- Reduzierter Energieeinsatz
- Optimierte Wärmebehnadlungsprozesse
- Höhere Bauteilqualität und bessere Prozessstabilität
- Verfügbarkeit von Kapillaren für atmosphärengeregelte Brennprozesse
Automatisierung der Datenerfassung, -ablage und automatische Auswertungen sowie eine zentrale Speicherung sollen eine Grundlage für KI und Machine Learning schaffen. Durch vereinheitlichung von Formaten und Nutzung der Möglichkeiten der Digitalisierung sollen bislang nicht verknüpfte Daten und nur partiell elektronisch gespeicherte Informationen zur Traceability beitragen. Eine bessere Nachverfolgung bietet Produkt- und Prozessoptimierungsmöglichkeiten. Manuelle Tätigkeiten können reduziert, Zusammenhänge hergestellt und Verfahren- und Produktqualität verbessert werden.
Automatisierung
Die Vorteile:
- Möglichkeiten der Nachverfolgung - Traceability
- Produkt- und Produktionsoptimierung
- Reduzierung manueller Tätigkeiten
- Ermittlung von bisher Zusammenhängen
- Höhere Stabilität der Verfahren Höhere Produktqualität und geringer Ausschussquoten