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Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ist ein Prozess, in dem herkömmliches Standardschweißequipment verwendet wird, um mittels Metallauftrag durch Abschmelzen von Schweißdrähten Bauteile herzustellen. Trotz augenscheinlich bester Voraussetzungen der modernen Kurzlichtbogenprozesse sind derzeit keine prozessgerecht ausgelegten oder gar WAAM optimierte Aluminiumschweißdrähte verfügbar. Diese Ausgangssituation erfordert aufgrund WAAM spezifischer Herausforderungen, neue Lösungsansätze wie z.B. formstabiles Ablegen des Drahtes, Kontrolle des Temperaturhaushalts sowie anisotropes Verhalten in den Lagen. Standard Werkstoffe, welche für das Verbinden bzw. Plattieren von Metallbauteilen und Blechen konzipiert sind, eignen sich maximal für simple, niedrig belastete Bauteile. Um jedoch den Vorteil von WAAM bezüglich mechanischer Eigenschaften, Prozesszeit und Materialeffizienz ausschöpfen zu können, muss der Basiswerkstoff des Schweißzusatzes, prozessspezifisch bessere mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit sowie Prozessstabilität bieten und dabei unter hoher Abschmelzleistung verarbeitbar sein.
Dieser Beitrag beschreibt neue Werkstoffkonzepte für WAAM Bauteile aus AlZn-Legierungen (ähnlich der 7xxx Klasse) sowie die damit in Verbindung stehende Themen wie Prozess Monitoring und Optimierung. Theoretisch, empirische Überlegungen zeigen, dass diese für höchstbeanspruchte Bauteile sehr gut einsetzbar wären. Um Al-Legierungen der AlZn-Klasse jedoch heißrissfrei und prozessstabil verarbeiten zu können, ist sowohl eine Modifikation der bisher am Markt verfügbaren Schweißzusätze, des Standard Schweißequipments als auch der Prozessführung unumgänglich. Ergebnisse aus Versuchen zeigen, dass mit modifizierten Drähten hergestellte WAAM Bauteile herkömmlichen, jene von Schweißzusätze, z.B. dem AlMg4,5Mn (ER5183), in Bezug auf Zugfestigkeit bereits übertreffen und noch weiteres Potenzial durch Wärmebehandlung und Prozessführung existiert. Diese Arbeit zeigt die Leistungsfähigkeit rund um Aluminiumsonderdrähten, der AlZn-Klasse auf WAAM-gefertigte Bauteile, hergestellt und charakterisiert im Labormaßstab mit neuester Technologie. Abschließend wird der erweiterte Einsatzbereich anhand realer Bauteile diskutiert werden. Fragestellungen rund um das Thema Sonderdrähte sind breit gefächert.
Das Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen hat die Möglichkeit Sonderdrähte in Kleinmengen mit Sonderanlagen herzustellen und ist so in der Lage Zeit- und Kosteneffizient Legierungsentwicklung für WAAM und ähnliche Themen zu betreiben.
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