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Monday, September 16, 2019, Saal 6 9:30 AM DVS-STUDENTENKONGRESS Prozessentwicklung und -überwachung |
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Entwicklung eines hochproduktiven, richtungsunabhängigen WIG-Heißdrahtprozesses für die drahtbasierte additive Fertigung metallischer Bauteile |
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Tim Ungethüm* / TU Dresden, Sachsen Erik Spaniol / Technische Universität Dresden, Deutschland Martin Hertel/ Technische Universität Dresden, Deutschland Uwe Füssel/ Technische Universität Dresden, Deutschland |
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Für kürzere Entwicklungszeiten von Bauteilen und die wirtschaftliche Herstellung von sehr geringen Losgrößen, nimmt die additive Fertigung eine immer wichtigere Position in der industriellen Produktion ein. Aufgrund der bestehenden Erfahrungen sowie der geringen Anschaffungs- und Betriebskosten werden vermehrt konventionelle Schweißverfahren wie z.B. das MSG- oder WIG-Schweißverfahren eingesetzt. Die MSG-Verfahren zeichnen sich dabei durch einen hochproduktiven und richtungsunabhängigen Bauteilaufbau aus, wobei der Prozess jedoch stark spritzer- und schweißrauchbehaftet ist. Ebenso sind der Energieeintrag in das Bauteil und die Zusatzwerkstoffzufuhr gekoppelt, wodurch eine Erhöhung der Produktivität immer mit einer Erhöhung des Energieeintrags in das Bauteil einhergeht. Bei den WIG-Verfahren wird ein externer Zusatzdraht zum lagenweisen Bauteilaufbau genutzt. Dadurch kann eine Trennung von Energieeintrag und Zusatzwerkstoffzufuhr ermöglicht werden. Die bisher genutzten WIG-basierten Fertigungsverfahren weisen dabei keine Richtungsunabhängigkeit und eine geringe Produktivität auf. Im Vergleich mit den MSG-Verfahren kann aber eine sehr hohe Qualität des Schweißergebnisses erreicht werden. Im Rahmen des Beitrages wird die Entwicklung eines hochproduktiven, richtungsunabhängigen WIG-Heißdrahtprozesses für die additive Fertigung metallischer Bauteile vorgestellt, welcher die Vorteile der bisher verwendeten MSG- und WIG-Schweißverfahren vereint. Dazu wurde ein neues Konzept der Heißdrahtzufuhr umgesetzt, wodurch ein sehr steiler Anstellwinkel zwischen Drahtzufuhr und Substrat ermöglicht wird. Diese Heißdrahtzufuhr beinhaltet eine vorgelagerte Widerstandserwärmung des Drahtes, um diesen ohne Schmelzbadkontakt vorzuwärmen. Dadurch kann, im Vergleich mit bisherigen WIG-basierten Verfahren, eine Verdopplung der Abschmelzleistung bei einer gleichzeitig gezielt steuerbaren Wärmeeinbringung in das Bauteil realisiert werden. Ebenfalls kann durch den Einsatz des neuartigen Verfahrens eine konstante Raupengeometrie unabhängig von der Bearbeitungsrichtung gewährleistet werden. So kann sowohl eine Verbesserung der mechanisch technologischen Gütewerte sowie der Maßhaltigkeit ermöglicht als auch eine Erhöhung der Produktivität durch eine signifikante Reduzierung der Prozesszeiten erreicht werden. Wesentliche Teile des Beitrags umfassen die Vorstellung der Entwicklung des Brennersystems sowie die Diskussion der Erprobung der neuen Technologie. |