Das Potenzial der additiven Fertigung ist bislang längst nicht ausgeschöpft. Unter anderem mangelt es der 3D-Branche noch an nachvollziehbarem digitalisiertem Wissen um Werkstoffe, Fertigungsverfahren und deren Zusammenwirken. Diesem Komplex widmet sich ein hochkarätig besetztes Forschungsprojekt, an dem WEBER additive beteiligt ist.

Faserverbundwerkstoffe spielen eine zunehmend wichtige Rolle in der additiven Fertigung. Denn sie verleihen den damit hergestellten Bauteilen eine sehr hohe Festigkeit bei geringem Materialeinsatz und niedrigem Gewicht (spezifische Festigkeit). Eigenschaften, die in unzähligen Bereichen von Technologie und Lebensalltag sehr gefragt sind.
Eine Besonderheit allerdings zeichnet faserverstärkte Materialien aus: ihre Mikrostruktur entsteht erst im Formgebungsprozess. Welche Eigenschaften ein additiv aus Faserverbundwerkstoff gefertigtes Produkt hat, hängt also nicht nur vom Ausgangswerkstoff ab, sondern auch vom Produktionsprozess und dem Bauteilkonzept. Und das Ergebnis dieses Zusammenspiels ist bislang kaum erforscht.

Komplexe Zusammenhänge beherrschen
Um die komplexen Zusammenhänge zu verstehen, zu beherrschen und gezielt in Produktionsprozessen einsetzen zu können, müssen sie analysiert und nachvollziehbar dargestellt werden. Genau das ist das Ziel des auf drei Jahre angesetzten Forschungsprojekts OntOMat (Nachhaltige Ontologie-basierte Entwicklungs- und Optimierungslösungen für faserverstärkte Materialien und ihre Fertigungsprozesse).

„Ontologie“ ist im Ursprung eine Teildisziplin der Philosophie, die sich mit den Grundstrukturen der Wirklichkeit befasst. Heute wird der Begriff auch im naturwissenschaftlichen Kontext verwendet. Dabei geht es um die Beschreibung sich selbst organisierender Prozesse und Systeme, in denen sich durch das Zusammenwirken ihrer Elemente neue Eigenschaften oder Strukturen bilden können.
Neue Potenziale erschließen
Mit einer ontologischen Darstellung der Zusammenhänge bei der Herstellung von Produkten aus faserverstärkten Materialien will das Projekt-Konsortium unter Mitwirkung von WEBER additive bisher nicht nutzbare Potenziale in diesem Bereich erschließen. Konkret zielen die Arbeiten darauf ab, die Entwicklung neuer Materialien und Prozesse zu optimieren und das Recycling von Rohstoffen zu verbessern.
Im Rahmen des Projekts erarbeitet WEBER additive eine ontologische Beschreibung des Extrusionsprozesses mit kurzfaserverstärkten Thermoplasten anhand des additiven Materialextrusionsverfahrens (MEX).  Mithilfe von Testprozessen und Testbauteilen vereinfachen die WEBER Experten die Datenerfassung und validieren die Ontologien.
Die OntOMat Projektpartner gehen davon aus, dass ihre Arbeit unter anderem die Grundlage dafür schaffen wird, die Auswirkungen von Parameteränderungen vorherzusagen. Mit diesem Wissen lassen sich sowohl die Materialmikrostruktur als auch die Eigenschaften von Bauteilen sowie deren Recyclingfähigkeit gezielt optimieren.

Die Mitwirkenden im Projekt-Konsortium sind:
●    Siemens Aktiengesellschaft
●    Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
●    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
●    FASERINSTITUT BREMEN e.V
●    Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH
●    Nexpirit GmbH 
●    Hans Weber Maschinenfabrik GmbH