Abstract No.:	6945
Scheduled at:	Wednesday, September 15, 2021, Konferenzraum D/E 2:00 PM Additive Fertigung - Lichtbogenverfahren I
Title:	Numerische Berechnung und Optimierung einer WAAM-Gaskühlung
Authors:	Marcus Trautmann / TU Dresden, Professur für Fügetechnik und Montage, Deutschland Jan Reimann / TU Illmenau, Deutschland Sebastian Manzke*/ TU Dresden, Deutschland Uwe Füssel/ TU Dresden, Deutschland Jean Pierre Bergmann/ TU Illmenau, Deutschland Erik Spaniol/ Oscar PLT, Deutschland Maximilian Gierth/ TU Illmenau, Deutschland
Abstract:	Die lichtbogenbasierte additive Fertigung (WAAM) hat bei der Herstellung von großvolumigen Bauteilen in den letzten zehn Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Als wesentliche Vorteile gegenüber anderen additiven Fertigungsverfahren sind vor allem die hohen Auftragsraten sowie die signifikant kostengünstigere und gleichzeitig robuste Anlagentechnik zu nennen. Wesentliche Anforderungen an WAAM-Prozesse sind die Gewährleistung homogener und geometrieunabhängiger mechanisch-technologischer Eigenschaften der Bauteile sowie die Minimierung der Prozesszeit, wobei beide genannten Anforderungen stark vom Energieeintrag des Verfahrens und der Abkühlrate des Bauteils bestimmt und durch den Einsatz einer aktiven Bauteilkühlung positiv gesteuert werden können. Bisher liegen jedoch weder systematische Untersuchungen zum Einfluss einer aktiven Kühlung auf die Bauteileigenschaften vor. Ein Ansatz ist das Bauteil In-Situ durch eine Kühlgasdüse aktiv zu kühlen und so die Abkühlgeschwindigkeit zu erhöhen bzw. die Zwischenlagentemperatur zu kontrollieren. In der Veröffentlichung sollen unterschiedliche Strategien zur aktive Gaskühlung durch eine Kühldüse erarbeitet und untersucht werden. Dabei sollen sowohl unterschiedliche Kühlmedien als auch konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten von Kühldüse betrachtet und deren Prozessbeeinflussung bilanziert werden. Dabei werden durch die numerische Berechnung die Wirkungsmechanismen wie die grundsätzliche Gestaltung untersucht werden. Diese sind die Kühlung durch einzelne Kühlgasfreistrahle gegenüber einer homogenen Kühlgasanströmung, radialer Abstand und Höhe der Kühlöffnung zum Brenner und Werkstück, der Einfluss einer senkrechten gegenüber einer schrägen Kühlgasausströmung sowie der Einfluss der Prozessströmung. Die Kriterien für die Einflüsse sind die Prozessbeeinflussung durch Sauerstoffkontamination, die Kühleffektivität, der Platzbedarf sowie Art und Menge des Kühlgases.

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