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Additive Manufacturing

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WAAM

WAAM Probenkörper zur Entnahme von Zugproben

Wire-Arc Additive Manufacturing (WAAM)

Bei WAAM wird herkömmliches Standardschweißequipment so adaptiert, dass damit eine Bauteilherstellung durch direkten Metallauftrag aus Schweißdrähten bei vergleichsweise hohen Aufbauraten und theoretisch unbegrenzter Bauteilgröße möglich wird. Am LKR werden sowohl Standardschweißzusätze auf Aluminium- und Magnesiumbasis als auch hauseigen hergestellte Sonderdrähte verarbeitet. Dabei können alle schmelzmetallurgisch herstellbaren Leichtmetalllegierungen inhouse selbst hergestellt werden. Das dafür zur Verfügung stehende Equipment reicht von Anlagen für Stranggießen (horizontal, vertikal), Strangpressen (direkt, indirekt) über Drahtzug, CMT Schweißen und Plasma Brennermodulen bis hin zu neuesten WIG Schweißmaschinen, wobei mittels Twin-Modulen auch verschiedenste Möglichkeiten der Doppeldrahtzuführung untersucht werden können.

WAAM Simulation

Numerische Simulation der Temperaturverteilung beim Lagenaufbau einer WAAM Wand

Online-Messmethoden zur gezielten Prozessüberwachung und -regelung

Das LKR forscht in den kommenden Jahren an einer prinzipiellen Weiterentwicklung der CMT und WIG Technologien für WAAM-Tauglichkeit von Aluminium- und Magnesiumwerkstoffen, aber vor allem an Online-Messmethoden zur gezielten Prozessüberwachung und -regelung. Es sollen so selbst regelnde WAAM-Auftragssysteme geschaffen werden, die bei detektierten Qualitätsabweichungen (Bauteiltemperatur, Form- und Maßhaltigkeit, Defekte etc.) sofort wesentliche Prozessparameter anpassen und korrigierend bzw. optimierend in die Bauteilherstellung eingreifen. Darüber hinaus dient die Vorhersage der beim WAAM auftretenden Temperaturfelder mittels numerischer Methoden einer Verbesserung des Prozessverständnisses und soll so das Erreichen von experimenteller Prozessstabilität unterstützen.

Unsere Services

  • Machbarkeitsstudien und Konzeptentwicklung
  • Herstellung von WAAM-Prototypen und WAAM-Musterbauteilen
  • Prozess- und Werkstoffcharakterisierung
  • Optimierung von bestehenden WAAM-Prozessen
  • Entwicklung von Sonderzusatzdrähten für WAAM-Anwendungen
  • Analyse von WAAM-Prozessen mittels numerischen Methoden

 

 

Image Bild

Aufbau eines rechteckigen WAAM-Aluminiumkörpers mittels CMT Verfahren

Was ist Additive Manufacturing?

Additive Manufacturing (AM) steht für ein neuartiges Fertigungsverfahren, bei dem ein Bauteil basierend auf 3D-Konstruktionsdaten durch definierten Materialauftrag schichtweise hergestellt wird. Besonders im Hinblick auf Kosten- und Ressourceneffizienz eröffnet die Technologie im Vergleich zur herkömmlichen, subtraktiven Herangehensweise bei der Bauteilherstellung viele Potentiale - insbesondere die drastische Verkürzung von Fertigungs- und Produktentwicklungszyklen sowie die Reduktion des notwendigen Materialeinsatzes.

Die aktuellen Herausforderungen im Bereich WAAM sind:

  • Verbesserung der Materialqualität von WAAM-Bauteilen
  • Steigerung der Prozessstabilität bzw. Reproduzierbarkeit von WAAM-Prozesstechnologien (Eigenspannungs-, Verzugs- und Defektreduktion)
  • Entwicklung von auf Verfahrwege der Brenner abgestimmten Konstruktionsprinzipien (Design for WAAM)