Optimierung der Energieeffizienz, Obsoleszenz und zirkulären Wirtschaft der additiven Fertigungsroute am Beispiel innovativer martensitischer Chromstähle, Teilvorhaben: Erforschung der energieeffizienten, additiven Fertigung innovativer Instrumente für die Medizintechnik

Description: Der Megatrend des Additive Manufacturing (AM) ermöglicht im Produktdesign neben einer erhöhten Flexibilität, geometrischen Designfreiheit, insbesondere eine Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz. Im Rahmen dieses Vorhabens wird die Wertschöpfungskette des AM ausgehend von der Herstellung der Rohmaterialien bis zum fertigen AM-Bauteil für die Branchen der Medizintechnik und der Schneidinstrumente durchdrungen. Als AM-Verfahren wird hierbei das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen genutzt. Über höchste Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit kann eine hohe Lebensdauer der Endprodukte hier nur durch die martensitischen Chrom-Stähle erreicht werden. Diese lassen sich bisher jedoch nicht mittels Laserstrahlschmelzen verarbeiten. Zudem ist die ökologische Effizienz der AM-Route nur scheinbar hoch. Handlungsbedarf besteht, angefangen von der Pulverurformung bis zur Veredlung des AM-Produktes beim Endkunden an jedem Glied der Wertschöpfungskette. Hierbei lassen sich die Themenbereiche i) Ressourceneffizienz der Pulverurformung, ii) Verfahren zur Vorhersage und Optimierung der Qualität und Obsoleszenz der Metallpulver, iii) Vorhersage und Steigerung der Lebensdauer AM-gefertigter Produkte, iv) Designstrategie zur Erhöhung der Ressourceneffizienz der AM Route, sowie v) Etablierung einer geschlossenen Circular Economy, extrahieren. Das zentrale Anliegen des Projekts ist es einen ganzheitlichen Ansatz zur Effizienzsteigerung der Fertigungskette von additiv gefertigten Produkten aus martensitischen Cr-Stählen erstmalig zu ermöglichen. Angefangen von der Pulverurformung, der AM-Verarbeitung bis hin zum Endanwender werden die Herausforderungen entlang der Wertschöpfungskette adressiert. Das übergeordnete Ziel ist es, die Energieeffizienz vollständig über die Wertschöpfungskette zu analysieren und zu steigern. Hierbei sollen die energetische Effizienz aller Prozessschritte und Zwischenprodukte einzeln, aber besonders auch durch deren Zusammenwirken, erhöht werden.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Rohmaterial ? Zusatzstoff ? Verfahrensoptimierung ? Zwischenprodukt ? Kreislaufwirtschaft ? Energieeffizienz ? Ökoeffizienz ? Ressourceneffizienzsteigerung ? Produktdesign ? Ressourceneffizienz ? Korrosionsbeständigkeit ? Medizintechnik ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Aesculap AG (Betreiber*in)
• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2023-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Research into the energy-efficient, additive manufacturing of innovative instruments for medical technology
  Description: The megatrend of additive manufacturing (AM) enables increased flexibility, geometric design freedom and, in particular, an increase in energy and resource efficiency in product design. Within the scope of this project, the AM value chain will be penetrated, starting from the production of raw materials to the finished AM component for the medical technology and cutting instrument sectors. The AM process used here is powder bed-based laser beam melting. High wear and corrosion resistance can only be achieved here by using martensitic chromium steels. However, these cannot be processed by laser beam melting so far. In addition, the ecological efficiency of the AM route is only apparently high. There is a need for action at every link in the value chain, starting with powder forming and ending with the finishing of the AM product at the end customer. Here, the topics of i) resource efficiency of powder forming, ii) methods for predicting and optimizing the quality and obsolescence of metal powders, iii) predicting and increasing the service life of AM-manufactured products, iv) design strategy for increasing the resource efficiency of the AM route, and v) establishing a closed circular economy can be extracted. The central concern of the project is to enable a holistic approach to increase the efficiency of the manufacturing chain of additively manufactured products made of martensitic Cr steels for the first time. Starting from powder forming, AM processing up to the end user, the challenges along the value chain are addressed. The overall objective is to analyze and increase energy efficiency completely along the value chain. Here, the energy efficiency of all process steps and intermediate products is to be increased individually, but especially also through their interaction. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1123814

Status

Aktiv

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