Fachbeitrag
© Fronius International GmbH
18.12.2019

Wirtschaftlicher 3D-Druck für Metall

Im Vergleich zu pulverbasierten Verfahren punktet WAAM außerdem mit der einfachen Verfügbarkeit unterschiedlicher bereits zertifizierter Drähte. Bei Pulvern ist die Materialauswahl noch gering, da entsprechende Zertifizierungen und die Erstellung von Datenblättern oft Jahre dauern und die Nutzung von Metallpulver noch relativ neu ist.

„Kalter“ Schweißprozess für stabilen Lagenaufbau

Für die Bauteilfertigung mit WAAM sind die Stabilität des verwendeten Schweißprozesses und die Wärmeableitung entscheidend. Der Schweißprozess muss so energiearm, also so „kalt“ wie möglich sein, damit die unteren Schichten nicht erneut aufschmelzen. Außerdem muss die geschweißte Lage durchgängig, spritzerfrei und gleichmäßig sein. Käme es zu einem Fehler, würde sich dieser in den Lagen darüber fortsetzen.

Der MSG-Prozess CMT von Fronius sowie dessen Prozessregelvarianten erfüllen diese Ansprüche. Sie zeichnen sich durch einen stabilen Lichtbogen und einen kontrollierten Kurzschluss mit langen Kurzschlusszeiten aus. Dadurch ist der Wärmeeintrag geringer und der Werkstoffübergang ist annähernd spritzerfrei. Das hilft, Fehler zu vermeiden.

Zwei Prozessregelvarianten von CMT eignen sich besonders gut. Dies ist zum einen die für WAAM optimierte Prozess-Charakteristik CMT additive. Sie erzielt gute Abschmelzleistungen und bringt noch weniger Wärme ins Bauteil ein. Die Variante CMT Cycle Step reduziert die Lichtbogenleistung nochmals durch gezieltes Abschalten in der Prozessphase. Der besonders „kalte“ Prozess benötigt jedoch mehr Zeit für den Lagenaufbau, da die Abschmelzrate geringer ist.

WAAM-Anwendungen in der Praxis

Zahlreiche WAAM-Bauteile wurden bereits in unterschiedlichen Industriezweigen mit Fronius-Schweißtechnik hergestellt: Lüfterräder etwa, wie sie in der Elektroindustrie eingesetzt werden, bestehen aus hochwertigen Materialien. Das Werkstück zu fräsen ist wegen des hohen Materialverbrauchs kostspielig und ein Guss bei dünnen Wandstärken von etwa 1,5 Millimetern meist kritisch. Mit WAAM auf Basis von CMT Cycle Step konnten solche Lüfterradschaufeln aus Nickelbasis-Legierung additiv erzeugt werden. Auch die Reparatur der Bauteile ist mit WAAM möglich.

Ausschlaggebend für die Qualität des mit WAAM erzeugten Bauteils sind die Stabilität des Schweißprozesses und ein geringer Wärmeeintrag – der Cold Metal Transfer MSG-Prozess von Fronius erfüllt diese Anforderungen. - © Fronius International GmbH
Ausschlaggebend für die Qualität des mit WAAM erzeugten Bauteils sind die Stabilität des Schweißprozesses und ein geringer Wärmeeintrag – der Cold Metal Transfer MSG-Prozess von Fronius erfüllt diese Anforderungen. © Fronius International GmbH

Eine weitere Anwendung hat Fronius mit einem Partner in der Flugzeugindustrie umgesetzt: Das dort häufig eingesetzte Titan zeichnet sich durch Zugfestigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und geringes Gewicht aus. Ein Großteil der Bauteile wird subtraktiv gefertigt, wobei bis zu 90 Prozent des Materials abgefräst werden. Das verursacht hohe Kosten, lange Bearbeitungszeiten und teuren Werkzeugverschleiß. Mit WAAM hergestellte Bauteile müssen im Gegensatz dazu nur noch nachbearbeitet werden, um glatte Oberflächen zu erhalten. Das mit CMT additive gefertigte Titan-Bauteil weist keine Bindefehler auf, und auch die metallurgischen Eigenschaften überzeugen. So lassen sich Werkzeugkosten, Bearbeitungszeit und Verschleiß reduzieren und die gesamten Bearbeitungskosten minimieren.

WAAM: wirtschaftlich und vielfältig

WAAM stellt also eine wirtschaftliche und vielfältig anwendbare Alternative in der Fertigung dar. Mit Fronius-Schweißtechnik kann das additive Verfahren aufgrund der CMT-Technologie einwandfrei umgesetzt werden.

(Quelle: Presseinformation der Fronius International GmbH)

Schlagworte

3D-DruckAdditive FertigungMetall-SchutzgasschweißenMSG-SchweißenWAAMWire Arc Additive Manufacturing

Verwandte Artikel

28.01.2020

Internationaler Design-Wettbewerb für Additive Fertigung: Bewerben Sie sich für 3DPC 2020!

Im Rahmen der Rapid.Tech 3D findet der internationale Design-Wettbewerb „3D Pioneers Challenge“ statt. Noch bis zum 1. März 2020 können Projekte eingereicht werden.

3D-Druck Additive Fertigung Design
Mehr erfahren
13.01.2020

VDI-Richtlinienentwurf zu rechtlichen Aspekten der additiven Fertigung

Der VDI hat einen Entwurf der neuen Richtlinie VDI 3405 Blatt 5.1 veröffentlicht. Sie befasst sich mit der Additiven Fertigung und beschreibt die auftretenden rechtlichen...

3D-Druck Additive Fertigung Qualitätsmanagement
Mehr erfahren
Turbolader aus einem Pulverbett, produziert vom ifw Jena.
23.12.2019

Industriegase für den 3D-Druck von Metall

Der 3D-Druck von Metallen, auch Additive Fertigung genannt, steht für den schichtweisen Aufbau von Bauteilen. Messer hat speziell daffür die neue Produktlinie „Addline“ e...

3D-Druck Additive Fertigung Industriegase
Mehr erfahren
Dr. Jürgen Ude, Staatssekretär im Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitalisierung des Landes Sachsen-Anhalt, Dr.-Ing. Roland Boecking, Hauptgeschäftsführer des DVS – Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e. V. und Professor Dr.-Ing. Steffen Keitel, weihen das ZGF durch einen symbolischen Knopfdruck ein (v.l.n.r.).
DVS Group
09.12.2019

Feierliche Eröffnung des Zentrums für Generatives Fügen (ZGF)

Am 11. November wurde an der SLV Halle GmbH das Zentrum Generatives Fügen (ZGF) eröffnet. Das Ziel des Zentrums ist das Generieren großvolumiger, freigeformter Metallstru...

3D-Druck Additive Fertigung Generative Fertigung Generatives Fügen
Mehr erfahren
Mit freundlicher Genehmigung vom Fraunhofer IPK: Simulation einer Turbinenkontur-Verformung.
09.12.2019

Maßgeschneiderte Simulationslösung für das Laserauftragsschweißen

Simufact hat eine spezielle Simulationslösung für Direct Energy Deposition (DED) veröffentlicht, mit der Hersteller die Qualität solcher metallbasierten additiven Fertigu...

3D-Laserplattieren Additive Fertigung Laserauftragsschweißen Simulation WAAM
Mehr erfahren