3D-Bohrschablone

© Foto: Fraunhofer IAPT

Additiv gefertigte Montagehilfe für modularen Einsatz

Mit dem Kooperationsprojekt „3D-Bohrschablone“ setzen sich das Unternehmen QualityPark AviationCenter GmbH sowie das Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik (iLAS) zum Ziel, den Einsatz additiver Fertigungsverfahren für die Fertigung von Bohrvorrichtungen zu ermöglichen. Das Projekt wird über zwei Jahre aus Mitteln des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert und hat ein Fördervolumen von rund 300.000 Euro. Ein entsprechender Antrag wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Februar 2015 bewilligt.

Bohrvorrichtungen (BoV) werden als Hilfsmittel zur Einbringung von Bohrungen eingesetzt, um eine einfache und exakte Positionierung von Bauteilen oder Baugruppen mit einer definierten Genauigkeit zu gewährleisten. Der Markt für Bohrvorrichtungen ist einem steten Wachstum unterzogen. Dies gilt besonders für den Luftfahrzeugbau. Aber auch im Bereich von Schienenfahrzeugen kommen BoV zunehmend zum Einsatz. Zudem ist zu erwarten, dass durch den verstärkten Einsatz von Faserverbundkunststoffen (FVK) in anderen Industrien BoV auch in diesen Einzug halten. Bisher werden Bohrvorrichtungen als Frästeil aus Aluminium oder Stahl realisiert.

Langzeitstabile, gewichtsreduzierte und modulare Bohrvorrichtungen.
© Foto: Fraunhofer IAPT

Toleranzen von 0,2mm und darunter lassen sich mit modernen 3-Achs oder 5-Achs CNC-Fräsen ohne Probleme realisieren. Das Zerspanvolumen ist bei vielen Schablonen mit teilweise über 90% sehr hoch. Aufgrund der Komplexität der Bohrvorrichtungen ist die Zugänglichkeit für das Fräswerkzeug oft nur schwer realisierbar, sodass erheblicher Aufwand für die Programmierung der Fräsmaschine notwendig ist. Um möglichst wenig Kosten zu generieren wird auf komplizierterer Fräs-Geometrien verzichtet, was weitere Material- und Gewichtsersparnisse verhindert.

Die zunehmende Komplexität der Fertigungsschritte, die immer geringeren Stückzahlen bei gleichzeitig steigenden Variantenzahlen und der steigende Zeit- und Kostendruck machen eine Planung und Entwicklung solcher BoV oft nicht mehr in geeignetem Umfang möglich. Additive Verfahren hingegen bieten aufgrund Ihrer hohen geometrischen Freiheit viele Möglichkeiten leichtere und ergonomischere Vorrichtungen zu konstruieren, ohne dass dabei ein höherer Fertigungsaufwand entsteht. Daher lassen sich die, durch die fräsbedingten Einschränkungen der bisherigen Konstruktionen nicht ausgeschöpften, Potentiale heben und neue Ansätze umsetzen.

In dem Projekt soll mit additiv hergestellten Strukturen ein vollständig neuer Produktionsweg für Bohrvorrichtungen entwickelt und erstmals modulare Vorrichtungen ermöglicht werden. Dabei wird die bereits konventionell umgesetzte BOV als prototypischer Demonstrator verwendet, um einerseits die Kosten für die parallele Entwicklung einer konventionellen BoV zu sparen und andererseits die Praxistauglichkeit und Vorteile der nach dem neuen Verfahren entwickelten und gefertigten BoV direkt in der Produktion des Kunden nachzuweisen.

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Förderung