Forum AM in Bauwesen & Architektur

MITTWOCH, 23. Juni 2021

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09:00 - 09:05

Begrüßung aus dem Rapid.Tech 3D Live-Studio

Michael Kynast, Michael Eichmann und Prof. Gerd Witt | Messe Erfurt GmbH, Stratasys GmbH, Universität Duisburg-Essen

Michael Kynast, Geschäftsführer der Messe Erfurt GmbH
Michael Eichmann, Stratasys GmbH, Fachbeiratsvorsitzender Rapid.Tech 3D
Prof. Gerd Witt, Universität Duisburg-Essen, Lehrstuhl Fertigungstechnik, Fachbeiratsvorsitzender Rapid.Tech 3D

09:05 - 09:15

Begrüßung aus dem Rapid.Tech 3D Live-Studio

Valentina Kerst | Staatssekretärin Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft
09:15 - 09:45

Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist geprägt von kleinen Stückzahlen, höchsten Sicherheitsanforderungen und wie kaum eine andere Branche von der Notwendigkeit, Gewicht zu sparen. Jede s reduzierte Kilogramm Gewicht spart bis zu 3 kg Co2 – und das täglich. Auch die kurzfristige Versorgung mit Ersatzeilen ist eine Herausforderung. Damit ist die Luftfahrtindustrie ideal für die Einführung von Bauteilen, welche topologisch optimiert und in 3D Druck Verfahren hergestellt werden. Seit über 10 Jahren werden Teile von konventionellem Design und konventioneller Fertigung in additiven Verfahren umgestellt. Die Ergebnisse sind eindeutig: Bauteile werden leichter, kleiner und können mehr Funktionen in sich integrieren. Trotzdem geht der Umstellungsprozess nur schrittweise voran. Das hat mehrere Ursachen und beginnt vor allem mit dem Anspruch an höchste Sicherheit. Bei bestehenden Design- und Produktionsverfahren liegen alle Qualifikationen vor, welche für die geforderte Sicherheit der Bauteile erforderlich sind. Für den 3D Druck stehen wir leider noch am Anfang und investieren sehr viel Zeit und Energie in Prozessqualifizierungen. Wir müssen sicherstellen, dass die inneren Strukturen und die Oberflächen allen Anforderungen für einen dauerhaften, sicheren Betrieb garantiert erfüllen. Parallel arbeiten wir natürlich weiter an der Optimierung der Prozesse, an neuen Materialkombinationen und Designverfahren denn wir sind sicher: 3D Druck wird für das klimaneutrale Flugzeug der Zukunft unabdingbar sein.

Volker Thum | BDLI Bundesverband der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie e.V.

Volker Thum, Hauptgeschäftsführer

Volker Thum übernahm 2015 die Position des Geschäftsführers des Bundesverbands der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie. Zuvor war er 25 Jahre bei AIRBUS tätig. Er hatte verschiedene Aufgaben in den Bereichen Produktion, Finanzen und Beschaffung in Deutschland und Frankreich. Vor seinem Wechsel zum BDLI leitete er ab dem 1. Januar 2013 das AIRBUS-Werk in Bremen, nachdem er seit Ende 2008 für den AIRBUS Aero structure Procurement verantwortlich war. Seine bisherigen Aufgaben: AIRBUS General Procurement und Facility Management 2007/2008, Rumpfproduktion in Deutschland 2006/2007, AIRBUS Cost Center Controlling von 2002 bis Ende 2005.

Volker Thum freut sich mit seiner internationalen und multifunktionalen Erfahrung die Deutsche Luft- und Raumfahrtindustrie als Hauptgeschäftsführer des Verbandes in Berlin zu unterstützen.

09:45 - 09:50
Gruß aus dem Rapid.Tech 3D Live-Studio
09:50 - 10:00
Pause & Chat Roulette
10:00 - 14:00
Live-Stream: Forum "Am Wissenschaft II"
14:00 - 14:15
Kaffeepause & Chat Roulette
14:15 - 14:45

Die additive Fertigung im Bauwesen ist ein schnell wachsender Bereich der Forschung und Entwicklung an der Schwelle zur praktischen Anwendung. Zahlreiche Lösungen mit einer Vielzahl von Materialien in verschiedenen Prozessen wurden bereits präsentiert. Doch obwohl die Verwendung von Holz in solchen Prozessen die Chance eröffnet, einen nachwachsenden Rohstoff einzusetzen und die Materialkosten zu senken, sind Beispiele für diesen Ansatz rar. In diesem Beitrag werden die grundsätzlichen Möglichkeiten des Einsatzes von Holz in der additiven Fertigung skizziert. Prozesse, die in Hinblick auf den großen Maßstab und auf die Anwendung im Bauwesen entwickelt wurden, werden vorgestellt und schließlich werden ausgewählte Lösungen, wie die Extrusion von Leichtbeton oder das selektive Binden von holzbasierten Partikeln, näher betrachtet.

Klaudius Henke | Technische Universität München

Klaudius Henke, geboren 1957 in Dortmund, studierte Architektur an der Universität Stuttgart, der Architectural Association School of Architecture in London (AA) und an der Hochschule der Künste in Berlin (HdK/UdK). Anschließend absolvierte er das Arbeits- und Wirtschaftswissenschaftliche Aufbaustudium an der Technischen Universität München und arbeitete freiberuflich als Architekt. Klaudius Henke ist seit 2002 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion an der Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt der Technischen Universität München. Seit 2010 forscht er auf dem Gebiet der additiven Fertigung im Bauwesen und promovierte 2016 mit dem Thema ‚Additive Baufertigung durch Extrusion von Holzleichtbeton‘.

14:45 - 15:15

In diesem Paper werden am konkreten Beispiel aus der Bauindustrie die Vor- und Nachteile sowie Potenziale des additiven Fertigungsverfahrens „Selective Laser Melting“ (SLM) aufgezeigt.
Auch werden die heutigen Herausforderungen zur Qualität – bezogen auf Prozessüberwachung, Bauteilprüfung und Bauteileigenschaften, Prozessstabilität und Reproduzierbarkeit – benannt.
Diese Betrachtungen erfolgen aus dem Blickwinkel der OTTO FUCHS KG, einem mittelständischen Unternehmen, das seit über 100 Jahren in der umformtechnischen Metallverarbeitung tätig ist und über die Fertigungsverfahren Schmieden, Strangpressen und Ringwalzen anspruchsvolle, sicherheitsrelevante Bauteile aus Leichtmetallen für die Automobil- und Luftfahrtindustrie, sowie die Bauindustrie herstellt.
Zusammen mit dem Projektpartner Schüco International KG, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der OTTO FUCHS KG, sollen individuelle Komponenten der Bauindustrie schnell, flexibel und ressourceneffizient zur Verfügung gestellt werden. Die im Umfeld der Luft- und Raumfahrt geschaffenen AM-Standards und Prozesse bilden eine solide Grundlage für das darzustellende Projekt.
Nach einer kurzen Vorstellung der OTTO FUCHS KG zeigt das Beispiel die AM-gerechte Prozessauslegung. Charakteristische Ergebnisse der gedruckten Bauteile werden mit denen des konventionell gefertigten Bauteils verglichen. Neben verschiedener Bauteileigenschaften wird insbesondere auf die Prozessqualität, druckjobbegleitende Analysen und Auswertungen sowie die Reproduzierbarkeit eingegangen, um den Weg für ein zulassungsfähiges Bauteil zu ebnen.
Das Paper schließt mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick auf die weiteren Potenziale.

Sebastian Künne | OTTO FUCHS KG

Sebastian Künne

  • Geboren und aufgewachsen in Rheda-Wiedenbrück.
  • Studium in Bielefeld, studentische Tätigkeiten in Ingolstadt und Paderborn. Für 2,5 Jahre nach Meinerzhagen gezogen, dann Rückzug in die Heimat.
  • Klassisches Maschinenbaustudium (Bachelor) mit 9-monatiger studentischer Tätigkeit bei der Audi AG (Innovationsmanagement – Thema Additive Fertigung in der Automobilindustrie).
  • Fortgeführtes Maschinenbaustudium (Master) mit 9-monatiger studentischer Tätigkeit in der Vorentwicklung/Prozesstechnik bei der Firma Benteler Steel/Tube in Paderborn mit der Entwicklung von Algorithmen zur in-Situ Vermessung von Freiform-Geometrien zur Verbesserung der Prozessqualität.
  • Beruflicher Einstieg bei der Firma OTTO FUCHS KG in Meinerzhagen im Innovationsmanagement als Innovationsingenieur – Fokus auf dem Thema der additiven Fertigung als Zulieferer für die Luft und Raumfahrt und der Automobilindustrie.
  • Begleitung der Ausgliederung der Additiven Fertigung aus dem Innovationsmanagement in eigenständige Abteilung innerhalb der Forschung und Entwicklung mit dem Hauptfokus der Industrialisierung der Additiven Fertigung.
  • Derzeitiger Fokus meiner Tätigkeit ist die Entwicklung von QM-Systemen zur Sicherstellung und Steigerung der Prozessqualität im Prozess der Additiven Fertigung.
15:15 - 15:45

Optimierung der biomimetischen Topologie und Roboterherstellung von 3D-gedruckten Hochleistungskonstruktionssystemen
Gegenwärtige konventionelle Bauweisen tragen zu einer erheblichen Menge an Gesamtabfall bei, was erhebliche negative finanzielle und ökologische Auswirkungen hat. Die additive Fertigung (AM) bietet schnellere, sicherere, kostengünstigere und umweltverträglichere Konstruktionssysteme als zukünftige Alternative zu den derzeit üblichen Methoden. Darüber hinaus hat die potenzielle Anwendung von AM im Bauwesen in den letzten Jahren erheblich zugenommen, war jedoch auf kleine Prototypen beschränkt.
Die jüngste Entwicklung von Berechnungsformfindung und AM hat die Möglichkeiten für umfassende Untersuchungen zum Entwurf hocheffizienter Struktursysteme erweitert. Die vorgestellte Forschung untersucht das Potenzial, mit dem Topologieoptimierung und AM verwendet werden können, um die Grenzen des Entwurfs von Hochleistungsbausystemen zu erweitern. Dieser Prozess baut Material nur in Bereichen mit hoher Beanspruchung auf, basierend auf in der Natur vorkommenden biomimetischen Prinzipien, wodurch die strukturelle Leistung maximiert und das Gewicht minimiert wird.
Die vorgeschlagene robotergesteuerte Plattform für additive Fertigung und rechnergestütztes Design wird die Bauindustrie revolutionieren, indem neue Verfahren entwickelt werden, um hochleistungsfähige 3D-gedruckte Bauteile in Originalgröße zu entwerfen und herzustellen. Die Ergebnisse der neuen vorgeschlagenen Technologie werden der erste Schritt in Richtung eines neuartigen, vollständig integrierten Ansatzes zur Herstellung von Robotern für Konstruktionen sein, der von der Materialwirtschaftlichkeit intelligenter Netto-Null-Kohlenstoff-Bauteile angetrieben wird.

Maged Guerguis | The University of Tennesee

ACADEMIC APPOINTMENTS University of Tennessee, College of Architecture and Design August 2020 - Present: McCarty Holsaple McCarty Endowed Professor August 2017 - Present: Assistant Professor of Architecture and Structural Technology Auguste 2015 - July 2017 Professor of Practice

15:45 - 16:15

Die sogenannte Selective Cement Activation kurz SCA-Technologie, verbindet auf eine radikal neue Art und Weise die Additive (Serien-) Fertigung mit dem Bauwesen.

Mit dieser (außergewöhnlichen) Technologie ist es möglich Aspekte wie Nachhaltigkeit, Industrialisierung und die Vorteile der Geometriefreiheit im Bauwesen zu vereinen.

Die im Jahr 2020 gegründete Additive Tectonics GmbH, eine Tochtergesellschaft der FIT AG, hat sich ganz der Anwendung, Erforschung und Weiterentwicklung dieser neuen Technologie verschrieben.

Im Hinblick auf die Nachhaltigkeit untersucht sie hierzu ein Fertigungskonzept der Zero-Waste Produktion, mit dem Fokus auf den gesamten Lebenszyklus eines Bauprodukts (Bauteils). Angefangen vom ressourcenschonenden Einsatz von Rohstoffen, Material-Mischung, Produktion, Nachbearbeitung bis hin zum Recycling erzeugter Bauteile und Rückführung in den Fertigungsprozess (zirkuläres System).

Hierzu werden die Eigenschaften und Vorteile eines neu entwickelten Materials Econit, einem Magnesiumoxychloridzement, mit dem im Bauwesen weitestgehend verwendeten Portlandzement verglichen. Es wird die Nachhaltigkeit nicht nur anhand der Energiebilanz, sondern auch durch eine nachhaltige Funktionsintegration z.B. durch Wärme-, Brand-, Schallschutz, Leichtbau und Instandhaltung untersucht.

Der Additive Tectonics GmbH ist dabei die Entwicklung eines skalierbaren industriellen additiven Fertigungssystems wichtig. Dabei liegt der Fokus auf hohem Automatisierungsgrad, industrieller Qualitätssicherung, Material- und Geometriefreiheit und das Erweitern der Fertigungskapazitätsgrenze.

Der Vortrag gibt einen Einblick über den aktuellen Stand der Entwicklungen und wird diese mit  einigen Anwendungsbeispielen wiederlegen.

Christian Wiesner | Additive Tectonics GmbH

Christian Wiesner
10/2020 - heute: Technischer Leiter bei Additive Tectonics GmbH - FIT AG
01/2016 - 09/2020: Senior Project Manager / Key Account Manager - FIT Production GmbH
01/2015 - 01/2016: Produktmanager - FIT Production GmbH
01/2014 - 01/2015: Projektingenieur - FIT Production GmbH
09/2012 - 02/2013: BMW AG, Diplomarbeit in der Fachabteilung Prototypen (TA-349) im Funktionsbereich Produktion Fahrwerks- und Antriebskomponenten


16:15 - 16:30
Kaffeepause und Chat Roulette
16:30 - 17:00

Die Praesentation stellt die Moeglichkeiten und Herausforderungen der Integration der AM-Technologie in das Boeing 777X Folding Wingtip System anhand eines Hydraulikaktuators dar.
Die Fallstudie zeigt, wie Liebherr Herausforderungen wie thermische Spannungen in der Produktion, Druckabfaelle im Betrieb, Oberflaechenbehandlung und Verschleißeoberflaechen von Titanaktuatoren begegnet.

Darüber hinaus wird ein Ausblick auf die Herausforderungen der Technologie und die Umsetzung hochintegrierter Komponenten in die Serienfertigung gegeben.

Alexander Altmann | Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH

Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH (DE) - Head of Additive Manufacturing
10.2015 – current
Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH (DE) - Project Manager R&T
06.2009 – 10.2015
Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH (DE) - Development & Test Engineer

17:00 - 17:05
Verabschiedung aus dem Rapid.Tech 3D Live-Studio
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