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Wire-Arc Additive Manufacturing Simulation

Prozesssimulation von Wire and Arc Additive Manufacturing (Wire-AM) zur Vorhersage von Temperaturverteilung im Bauteil sowie daraus resultierendem Verzug und Eigenspannungen

Simulation der Temperaturverteilung in einem Bauteil während eines Wire-AM Prozesses

Beim 3D-Druck von Metallen bietet das drahtbasierte Verfahren Wire and Arc Additive Manufacturing (Wire-AM) gegenüber pulverbettbasierten Verfahren die Möglichkeit zur Herstellung großvolumiger Bauteile. Zusätzlich besitzt Wire-AM eine hohe Abschmelzleistung, woraus eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit resultiert.

Um die Werkstoffeigenschaften von Metallen voraussagen zu können, ist die Temperaturhistorie, bedingt durch die Prozessführung, von großer Bedeutung. Mittels numerischer Simulation kann der Prozess nachgebildet werden, um so eine Aussage treffen zu können, wo Wärmekonzentrationen in der Geometrie auftreten und wie sich deren Einfluss auf den Verzug des Bauteils oder die Bildung von Eigenspannungen auswirkt.

Auf Basis der Finite Elemente Methode arbeitet das LKR an einem Simulationsmodell, dass den Wire-AM Herstellungsprozess von Bauteilen nachbildet und somit einen Einblick in diese thermo-mechanischen Vorgänge ermöglicht. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse tragen zum Verständnis des realen Prozesses bei und können am LKR durch die enge Zusammenarbeit von Simulations- und Wire-AM-Fertigungsteam direkt in die Praxis umgesetzt werden.