Methodische Identifikation und Entwicklung von Automobilkomponenten für die additive Serienfertigung

Die additive Fertigung bietet funktionale und wirtschaftliche Potentiale bei der Entwicklung und Produktion von Automobilkomponenten. Konservative Entwicklungsprozesse, begrenztes Wissen über Eigenschaften von additiv gefertigten Bauteilen sowie das Fehlen eines systematischen und kriterienbasierten Vorgehens zur Identifikation von passenden Anwendungsfällen sind wesentliche Gründe für den derzeit beschränkten Einsatz in der automobilen Serienfertigung. Die Arbeit beinhaltet die Entwicklung eines rechnergestützten Entscheidungswerkzeugs und die eines methodischen Vorgehens für die Konzeptphase der Automobilentwicklung.
Im ersten Teil der Arbeit wird ein rechnergestütztes Entscheidungswerkzeug zur datenbasierten, objektiven Identifikation von Komponenten für eine additive Serienfertigung entwickelt. Zur Auswertung von Komponentendaten kommen statistische Methoden aus dem Bereich der Datenanalyse zum Einsatz. Beispiele für Kriterien die zur Bewertung von Komponenten verwendet werden, sind die geometrischen Abmessungen, der Werkstoff, das Volumen und die geometrische Komplexität. Das Entscheidungswerkzeug prädiktiert die Kosten für die additive Serienfertigung abhängig von dem Volumen und der Stapelbarkeit im Bauraum eines Druckers mit Hilfe von statistischen Methoden. Ein Wirtschaftlichkeitsvergleich von konventionellen und additiven Fertigungsverfahren wird durch die Verwendung von Break-Even Kurven erreicht. Abschließend findet die Bewertung der Eignung von Komponenten für eine additive Serienfertigung durch eine auf Expertenwissen basierende Fuzzy-Logik statt.
Im zweiten Teil der Arbeit wird ein Rahmenwerk für die Konzeptphase der Automobilentwicklung erarbeitet. Das Rahmenwerk gliedert sich in die drei aufeinanderfolgenden Phasen Abstraktion, Lösungsgenerierung und Lösungskonkretisierung. Ziel ist es, Entwicklern einen methodisch geführten Zugang vor allem zu den funktionalen Potentialen additiver Fertigungsverfahren zu ermöglichen. In der Automobilentwicklung erfolgen häufig Anpassungen an bestehenden Konstruktionen, bei denen die Lösungsprinzipien selten hinterfragt werden. Das Rahmenwerk ermöglicht den Entwicklern sowohl die Berücksichtigung von AM spezifischen Lösungsprinzipien als auch die Nutzung des Wissens aus etablierten Lösungen.