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ProFIT HTA 2.0

Herzlichen Glückwunsch zum Abschluss der Phase I

Das HTA 2.0-Projekt, unter dem Dach des Werner-von-Siemens-Centre, schloss am 31.12.2022 die Phase 1 ab.
“Die Projektlaufzeit von 3 Jahren war gekennzeichnet von unerwarteten Herausforderungen, welche über die digitalen Möglichkeiten der heutigen Welt gelöst werden konnten.” – Christoph Heinze, Siemens Energy
 
Am 08.02.2023 lud Siemens Energy ins Gasturbinenwerk, Standort Berlin Huttenstr. ein, um die letzten 16 Meilensteine, als die technischen Projektergebnisse, bewerten und abnehmen zu lassen. Dabei hatte Kevin Wrasse von unserem Mitglied CONTACT Software die Ehre den letzten Meilenstein vorzustellen (siehe Slider 2).
 
Weiterhin wurde das Innovation-Center-Berlin mit dem sogenannten Solution Circle, der die Zukunft der Energieversorgung modern und interaktiv beleuchtet, besucht. Auch hier konnte die Relevanz der additiven Fertigung für zukünftige Produkte gezeigt und diskutiert werden.
 
In diesem Sinne beglückwünschen wir alle Partner für die letzten Jahre erfolgreicher Projektarbeit!

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Hochtemperatur-Anwendungen – Rückschau und Ausblick

Worum ging es in dem Projekt?
Ausgehend vom Entwicklungsbedarf im Bereich der additiven Fertigung von Gasturbinenbauteilen, wurde ein Konsortium von 9 Partnern gebildet, die zusammen den Stand der Technik hinterlassen sich wollten. In den Jahren 2020 bis 2022 arbeiteten dafür die klein- und mittelständischen Berliner und Brandenburger Unternehmen CellCore, Friendship Systems, Contact Software und Optris mit den Anwendern Siemens & Siemens Energy sowie den Forschungseinrichtungen TU Berlin, Fraunhofer IPK und Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung BAM zusammen.
Die Ziele dabei waren unter anderem die Verbesserung von Designansätzen – und tools, ein erweitertes Prozessverständnis im Bereich selektives Laserstrahlschmelzen (PBF-LB/M), die Vorhersage von Kriecheigenschaften, die Bewertung des Einflusses von Betriebsmedien bzw. -bedingungen auf die Veränderung der Eigenschaften, digitale Abbildungen der Prozesskette und vieles mehr.
 
Welche Ergebnisse wurden erzielt?
Die Arbeiten im HTA-Projekt teilen sich auf 3 Stränge auf, die auch hier genutzt werden, um die Resultate zu strukturieren und zusammenfassend darzustellen.

Additive Fertigung:

  • Verbesserung des industriellen Produktentstehungsprozesses durch intensive Zusammenarbeit von TU Berlin und Siemens Energy
  • Erweiterung der Software Siemens NX mit einem Plug-In der Firma Friendship Systems zur Verzugsreduzierung von PBF-LB/M-Bauteilen
  • Gestaltung und Bewertung von neuen Kühlkonzepten, welche nur durch die Freiheitsgrade der additiven Fertigung realisierbar waren
  • Konzepterstellung für große Mehrlaseranlagen und Hochtemperatur-Laserpulverbett-Anlagen
  • Analyse und Vorentwicklung von akustischer Defekterkennung während des Bauprozesses sowie Evaluierung OEM-unabhängiger Kamerasysteme zur Qualitätssicherung
  • Die Zusammenarbeit führte zur Weiterentwicklung von Bauteilen der Brennkammer von Gasturbinen

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    Abbildung 1 Auswahl untersuchter Kühlkonzepte

    Neue Materialien:

  • Pulvercharakterisierungsworkflow erarbeitet und Pulveralterungsanalyse von künstlich gealterten Nickelbasis-Superlegierungen
  • systematische Analyse von Interaktionen im Feld „Prozessparameter – Geometrie – Position im Bauraum – Anlage“ für den Werkstoff Haynes 282
  • Experimentelle Entwicklung einer optimierten Wärmebehandlung für zwei Nickelbasis-Superlegierungen
  • Aufbau der Mikrostruktursimulation (PBF-LB/M) und Ableitung von Volumenelementen als Input für die Berechnung von Kriecheigenschaften
  • Oxidations- und Aufstickungsversuche von additiven und konventionellen Probekörper zeigten Randschichtveränderungen und ermöglichten die Bewertung der exponierten Mikrostruktur
  • Aufbau von Leitschaufelprototypen aus der Legierung IN738LC

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    Abbildung 2 Mehrskalige Modellentwicklung
     
    Digitalisierung:

  • Aufbau der Ontologie
  • Entwicklung des Digitalen Zwillings
  • Weiterentwicklung der IoT-Plattform von CONTACT Software (Demodaten aus HTA und Zusatzanwendungen integriert)

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    Abbildung 3 Übersicht einer idealisierten digitalisierten Prozesskette für die additive Fertigung – von der Idee über den Designprozess bis hin zur Fertigung sowie die Rückkopplung der Fertigungsdaten in den Designprozess
     
    Wie geht es weiter?
    2023 startet die Phase II von HTA, wobei der Fokus verstärkt auf weiteren additiven Verfahren (Generatives Aufbauen mit Metalldraht “WAAM” und selektives Elektronenstrahlschmelzen) liegt. Das Verfahren der ersten Phase „selektives Laserstrahlschmelzen“ wird Bestandteil der Themen Nachbearbeitung und Nachhaltige Produktentstehung. Damit können neue Forschungsschwerpunkte gebildet werden, um den Technologiereifegrad zu erhöhen und das etablierte Laserstrahlschmelzen in puncto Prozesskette (Nachbearbeitung) weiter zu optimieren. Zusätzlich wird die Ökobilanz betrachtet und Recycling von Pulver und Stützstrukturen zur Maximierung der Ressourceneffizienz untersucht.
    Dabei sind bewährte Partner aus der 1. Phase und neue Partner, vor allem KMUs, hinzugekommen, so dass auch in der Zusammenarbeit eine gewisse Konstanz gewährleistet ist und die neuen Partner frischen Wind und neue Themen ins Projekt bringen, umso zusammen mit den Großunternehmen Siemens und Siemens Energy Berlin als 3D-Druck Standort weiterzuentwickeln. Zusätzlich ist die BTU Cottbus als Partner aus Brandenburg an Bord und wird vor allem mit Prozess-Know-How im Bereich additive Fertigung/WAAM unterstützen.

    Beide Projektphasen sind gefördert durch die Investitionsbank Berlin (IBB), kofinanziert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE).

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