Das Institut für Fertigungstechnik und Photonische Technologien (IFT) an der Technischen Universität Wien hat im internationalen Forschungsprojekt Ad-Proc-Add II bedeutende Fortschritte im Bereich der hybriden Fertigung erzielt. Gemeinsam mit Partnerinstitutionen aus Deutschland, Österreich und Belgien wurde ein neuer Ansatz zur Kombination additiver und subtraktiver Verfahren entlang der gesamten Prozesskette entwickelt und erfolgreich erprobt.
Simulation und Nachbearbeitung als Schlüssel zum industriellen Einsatz
Im Mittelpunkt der Arbeit des IFT stand die Analyse der Materialstruktur und Oberflächenintegrität von Bauteilen, die im Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)-Verfahren hergestellt wurden. Ziel war es, durch gezielte Prozessanpassungen mechanische Eigenschaften wie Härte, Eigenspannungen und Rauheit gezielt zu beeinflussen. Dazu gehörte unter anderem der Einsatz von „Machine Hammer Peening“ – einer maschinellen Nachbehandlung, die zu einer signifikanten Verdichtung und Homogenisierung der Oberflächen führte. Ergänzend kamen Verfahren wie Shot Peening und Hirtisation zum Einsatz, um eine umfassende Nachbearbeitungsstrategie zu etablieren.
Eine zentrale Innovation war die Entwicklung eines simulationsgestützten FEM-Modells, mit dem sich bereits vor der eigentlichen Fertigung die Topografie, Spannungsverteilung und Bearbeitbarkeit der Bauteile vorhersagen lassen. Dadurch können Bearbeitungszugaben im Voraus präzise kalkuliert und sowohl Materialverbrauch als auch Nachbearbeitungszeiten deutlich reduziert werden.
CAM-Automatisierung und digitale Datenintegration
Für die digitale Prozessintegration entwickelte das IFT einen Prototyp einer hybriden CAM-Regel-Engine. Dieses System erlaubt die automatische Anpassung von Werkzeugbahnen auf Basis sensorgestützter Daten aus dem Fertigungsprozess. Die Einbindung in eine umfassende Prozessdatenbank ermöglicht die ganzheitliche Auswertung und Steuerung der Fertigung, was die Grundlage für eine datengetriebene, adaptive Produktion schafft.
Ein besonderes Augenmerk galt der industriellen Umsetzung, insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen. Gemeinsam mit 15 österreichischen Industriepartnern wurden praxistaugliche Lösungen zur Integration von WAAM-Prozessen in bestehende Fertigungsumgebungen entwickelt. Ziel war es, eine einfache, wirtschaftliche und skalierbare Einführung der hybriden Fertigungstechnologien zu ermöglichen.
Das Ad-Proc-Add II-Projekt wurde vom Forschungskuratorium Maschinenbau e.V. (FKM) koordiniert. Weitere Projektpartner waren u. a. die KU Leuven, das Institut für Werkzeugmaschinen Stuttgart (IfW) sowie das Institut für Spanende Fertigung Dortmund (ISF). Das IFT übernahm unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Friedrich Bleicher eine führende Rolle und präsentierte erste Ergebnisse bereits auf Fachveranstaltungen. Weitere Veröffentlichungen sind unter anderem auf der EMO 2025 in Hannover geplant.