Werkstoffdesign als strategischer Schlüssel für die additive Fertigung
Additive Fertigung hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht. Doch der entscheidende Schritt – die gezielte Entwicklung von Werkstoffen für AM-Prozesse – steckt vielerorts noch in den Anfängen. Die neue Fortbildung „Werkstoffdesign für die additive Fertigung“ setzt genau hier an und vermittelt einen systematischen, simulationsgestützten Ansatz, der Material-, Prozess- und Bauteilebene eng verzahnt.
Im Zentrum steht das physikbasierte Werkstoffdesign. Diese Herangehensweise reduziert langwierige Trial-and-Error-Schleifen und ermöglicht fundierte Entscheidungen schon früh im Entwicklungsprozess. Unter der Leitung von Dr.-Ing. Florian Hengsbach, Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf und Prof. Dr.-Ing. habil. Mirko Schaper lernen die Teilnehmenden, wie sich Materialeigenschaften präzise auf konkrete Anforderungen abstimmen lassen – eine Fähigkeit, die über Branchen hinweg an Bedeutung gewinnt.
Vom Metallpulver bis zum fertigen Bauteil: ein durchgängiger Blick auf den Prozess
Der Einstieg erfolgt bei der Grundlage jedes AM-Prozesses: dem Metallpulver. Unterschiedliche Atomisierungsmethoden, Partikelgrößenverteilung, Fließverhalten und chemische Reinheit werden eingeordnet und anhand ihrer Relevanz für die Prozessstabilität bewertet.
Darauf folgt ein detaillierter Blick in das selektive Laserstrahlschmelzen (PBF-LB/M). Anhand der Anlagenarchitektur und der wichtigsten Prozessparameter – von der Laserleistung bis zur Bauteilorientierung – wird gezeigt, wie diese Stellgrößen Mikrostruktur, Porosität und Oberflächengüte beeinflussen. Ziel ist ein tiefes Verständnis für die physikalischen Zusammenhänge im Schmelzbad und in der Erstarrung.
CALPHAD, FEM und digitale Zwillinge: Werkstoffdesign wird berechenbar
Ein Schwerpunkt liegt auf dem mechanistischen Werkstoffdesign. CALPHAD, thermodynamische Modelle und FEM-Simulationen dienen hier nicht als abstrakte Theorie, sondern als praxisnahe Werkzeuge zur Vorhersage von Gefügezuständen, Phasenumwandlungen und Ermüdungsverhalten.
Digitale Zwillinge und Machine Learning erweitern diesen Ansatz um datengetriebene Möglichkeiten, die Entwicklungszyklen deutlich beschleunigen. Grafische und hierarchische Designmethoden helfen dabei, konkurrierende Anforderungen – etwa Festigkeit, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit – strukturiert abzuwägen.
Fallstudien verdeutlichen, wie Unternehmen wie Tesla, SpaceX und Apple das simulationsgestützte Werkstoffdesign bereits einsetzen. Die Beispiele zeigen, wie neue Legierungen schnell validiert und gezielt auf extreme Anforderungen angepasst werden können, etwa für Leichtbaukomponenten, Hochtemperaturbereiche oder komplexe Funktionsteile.
Die neue Fortbildung verbindet metallurgisches Know-how, Prozessverständnis und moderne Simulationstechniken zu einem stringenten Konzept für die Entwicklung additiv gefertigter Werkstoffe. Wer additive Fertigung strategisch nutzen will, erhält hier einen umfassenden Werkzeugkasten – wissenschaftlich fundiert und anwendungsnah vermittelt.