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Wednesday, September 15, 2021, Konferenzraum D/E 1:30 PM Additive Fertigung - Lichtbogenverfahren I |
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Einfluss des Schutzgases auf auskragend gefertigte WAAM-Strukturen |
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Thilo Feucht* / TU Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik, Deutschland Jörg Lange / Technische Universität Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik, Fachgebiet Stahlbau, Deutschland Benedikt Waldschmitt/ Technische Universität Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik, Fachgebiet Stahlbau, Deutschland Maren Erven/ Technische Universität Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik, Fachgebiet Stahlbau, Deutschland Dirk Kampffmeyer/ Messer Group GmbH, Welding and Cutting, Deutschland Bernd Hildebrandt/ Messer Group GmbH, Welding and Cutting, Deutschland |
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Das Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ist eines der vielversprechendsten Verfahren im Bereich der Additiven Fertigung. In der Variante mit einer endlosen Drahtelektrode ähnelt es stark dem MAG-Verfahren. Durch moderne Prozessregelvarianten und verbesserter Automatisierungsanlagen ist es möglich mit diesem Verfahren kostengünstig komplexe Strukturen zu erstellen. Um WAAM Strukturen mit hohen Auftragsraten herzustellen, ist die Fertigung in Wannenlage (PA Position) am besten geeignet. In der additiven Fertigung von komplexen Großteilen ist hingegen oft die Fertigung von Überhängen erforderlich. Bei auskragenden Strukturen neigt die flüssige Schmelze zum Heruntertropfen. Mit der Kombination G 3Si1 (Drahtelektrode) und M21 (Schutzgas mit 18 % CO2) ist es den Verfassern bereits gelungen Auftragsraten von bis zu 1 kg/h zu erreichen. Dies wurde im Projekt „AM Bridge 2019“ erprobt, bei dem eine 3 m gespannte Brücke über ein Gewässer in-situ gefertigt wurde. Dabei kam ein mit Schweißpausen von 100-200 ms versehener Schweißprozess (Fronius CMT Cycle Step) zum Einsatz. Zur Fertigstellung der Brücke unter Laborbedingungen sollen die Auftragsraten weiter gesteigert werden. Entscheidend für eine geometriebeständige Erhärtung der Schmelze sind ihr dynamisches Verhalten (Schwingung durch den Lichtbogendruck), ihre Oberflächenspannung und der Aufmischungsgrad. Das Schutzgas hat hier einen wesentlichen Einfluss. Versuche zeigen, dass Argongemische mit geringen Anteilen CO2 (< 18 %) eine Auftragsratensteigerung von 30-40 % bei gleicher Geometrietreue ermöglichen. Im Vortrag auf dem DVS Congress 2021 sollen die Ergebnisse aus Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Schutzgase auf die Auftragsraten von auskragend gefertigten WAAM-Strukturen präsentiert werden. Ein Fokus wird dabei auch auf den mechanischen Eigenschaften und einer metallografischen Auswertung liegen. Weiterhin soll die fertiggestellte Brücke erstmals der Fachwelt vorgestellt werden. |