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Monday, September 17, 2018, Hugo-Eckener-Saal 1:30 PM Additive Fertigung II |
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Plasma-Mehrdraht-Schweißen zum Herstellen gradierter Strukturen |
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Lukas Oster* / RWTH Aachen University, Germany Uwe Reisgen / ISF, Deutschland Rahul Sharma/ ISF, Deutschland Enzo Zanders/ ISF, Deutschalnd |
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Additive Fertigungsverfahren auf Basis von Lichtbogenschweißverfahren und Drahtzufuhr gewinnen zunehmend an Bedeutung für industrielle Anwendungen und können eine Schlüsseltechnologie für die Massenfertigung mit Losgröße 1 darstellen. Neben dem Metall-Schutzgas (MSG)-Schweißverfahren, welches für die Verarbeitung von Stahl und Aluminium mit hohen Abschmelzleistungen eingesetzt wird, kommt insbesondere das Plasma-Schweißverfahren für die Verarbeitung von Titan- und Nickelbasislegierungen zum Einsatz. Am Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH-Aachen wird derzeit ein neuartiger Verfahrensansatz zum in situ-Legieren in der additiven Fertigung untersucht. Hierbei werden einem herkömmlichen Plasmaschweißprozess mehrere drahtförmige Zusatzwerkstoffe unterschiedlicher Legierungen zugeführt und in der Prozesszone aufgeschmolzen, wodurch gezielt die chemische Zusammensetzung des Schweißguts verändert werden kann. Durch kontinuierliche Variation der jeweiligen Drahtfördergeschwindigkeiten bei gleichzeitig konstanter summierter Drahtfördergeschwindigkeit, kann die chemische Zusammensetzung des Schmelzbades bei gleichbleibender Abschmelzleistung fließend variiert werden. Hierdurch sollen Bauteile mit lokal angepassten mechanisch-technologischen Eigenschaften gefertigt werden, wobei negative Begleiterscheinungen, welche durch harte Materialübergänge vom einen in den anderen Werkstoffbereich vorliegen, unterbunden werden. Kritisches Materialverhalten, wie beispielsweise lokal stark variierende thermische Ausdehnungskoeffizienten, soll hierdurch abgeschwächt werden. Derzeitige Untersuchungen beschäftigen sich mit der Generierung von gradierten Schwarz-Weiß-Bauteilen. Hierbei werden wandförmige Strukturen erzeugt, welche einen fließenden Übergang von niedrig legiertem Baustahl auf einen hoch legierten Chrom-Nickel-Stahl aufweisen. Ziel der Untersuchungen ist es, das Materialverhalten hinsichtlich der Bildung von intermetallischen Phasen, Entmischungsvorgängen sowie mechanisch-technologischer Eigenschaften zu charakterisieren. Ein mögliches Einsatzgebiet dieses Fertigungsverfahrens stellt die Herstellung von gradierten Rohrsegmenten mit verbesserter thermischer Wechsellastbeständigkeit dar, welche durch artgleiche Schweißung deutlich leichter am Einsatzort verbaut werden können. Der Vortrag stellt das Verfahren des Plasma-Mehrdraht-Schweißens zur additiven Fertigung dar und präsentiert erste Ergebnisse aus metallographischen Untersuchungen und zerstörenden Werkstoffprüfungen |