Technologien
© 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

Mittels Computertomographie kann 1zu1 erstmals das gesamte Volumen der Bauteile in höchster Auflösung und mit Genauigkeiten von 5 Mikrometern prüfen.
04.01.2022

Computertomographie für die Qualitätssicherung

1zu1 investiert rund 500.000 Euro in einen hochmodernen Computer-tomographen zur 3D-Messung. Die Anlage erlaubt erstmals eine vollständige, berührungs- und zerstörungsfre...

3D-Druck Bauteilprüfung Lasersintern Qualitätssicherung Spritzguss
Mehr erfahren
Der Firmensitz von 1zu1 in Dornbirn soll nach der Übernahme sukzessive ausgebaut werden.
16.12.2021

Schwedische Prototal-Gruppe übernimmt 1zu1 in Dornbirn

Die schwedische Prototal-Gruppe übernimmt das High-Tech-Unternehmen 1zu1 in Dornbirn. Prototal wird 1zu1 eigenständig weiterführen und laufend erweitern.

3D-Druck Additive Fertigung Aluminiumwerkzeuge Kunststoffe Rapid Prototyping Spritzguss
Mehr erfahren
07.12.2021

Additive Fertigung: Schnelle Prozessfeldkalibrierung bei großen Bauteilen

Das große Highlight am Stand des Lasertechnologieanbieters RAYLASE auf der Formnext 2021 war der digitale SCAN-FIELD-CALIBRATOR. Er übernimmt die Kalibrierung von Prozess...

Additive Fertigung Laserbearbeitung Lasertechnologien Maschinenbau
Mehr erfahren
Kreislaufwirtschaft sichert die Materialversorgung. Dennoch liegen viele Metalle immer noch ungenutzt herum.
01.12.2021

Ausgebuchte Werkstofftagung zu Kupfer und Kupferlegierungen

Am 24. und 25. November 2021 wurde das diesjährige Kupfer-Symposium an der Universität Jena durchgeführt. Trotz des kurzfristigen Ausweichens auf eine Online-Tagung erwie...

Additive Fertigung Fertigungstechnik Fügetechnik Kupfer Kupferlegierungen Metalle Nanotechnik Oberflächentechnik Prozessüberwachung Recycling Werkstoffe
Mehr erfahren
Dieses Bauteil wird im DM3D-Drucker mit der strukturierten Licht-Scantechnologie StereoScan Neo R16 von Hexagon gescannt.
29.11.2021

Hexagon unterstützt mit Laserauftragschweißen die Additive Fertigung

Der Geschäftsbereich Manufacturing Intelligence von Hexagon hat seine Entwicklung für die Anwendung von Directed Energy Deposition (DED) bekannt gegeben, was die Zusammen...

3D-Druck Additive Fertigung Elektronenstrahlschweißen Fügetechnik Instandsetzung Laserauftragschweißen Luftfahrt Raumfahrt Titan
Mehr erfahren