Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ist ein Fertigungsverfahren für den 3D-Druck oder die Reparatur von Metallteilen. Es gehört zur Familie der Direct Energy Deposition (DED) Verfahren der Additiven Fertigung. Beim WAAM-Verfahren werden Metallschichten übereinander gelegt, bis die gewünschte 3D-Form entstanden ist. Es handelt sich um eine Kombination aus zwei Fertigungsverfahren: Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW) und additive Fertigung. GMAW ist ein Schweißverfahren zum Verbinden von Metallteilen mit Hilfe eines elektrischen Lichtbogens, und additive Fertigung ist der industrielle Begriff für 3D-Druck. Die Herstellung von Teilen mit WAAM erfolgt durch einen Schweißroboter oder eine 3+-Achsen-CNC-Maschine, die mit einer Schweißmaschine integriert ist, die aus einer Stromquelle und einem Drahtvorschub besteht. Ein am Roboter angebrachter Schweißbrenner wird zum Abschmelzen des Drahtes verwendet, um 3D-Teile herzustellen.

Gefertigt aus MA-5183
Gefertigt aus ML CuAl8Ni2 von MX3D
Gefertigt aus MA-5183, Schweißzeit 3h 26min.

Vorteile von WAAM

WAAM wurde bereits im Jahr 1920 patentiert. Aber erst in jüngster Zeit hat es in Kombination mit hochwertigen CAD/CAM-Computersystemen und hochentwickelten Robotersystemen Eingang in die industrielle Anwendung gefunden.
Innerhalb der DED-Familie hat WAAM mehrere Vorteile:

  • Großes Teilevolumen: Die Größe der Teile hängt nur von der Größe des Roboters ab, der mit Laufbahnen und Manipulatoren nahezu unbegrenzt erweitert werden kann. 
  • Materialverfügbarkeit: WAAM verwendet herkömmliche Schweißdrähte. Diese sind in großen Mengen und in hoher Qualität verfügbar. Viele dieser Drähte sind zugelassen und garantieren einen Werkstoff mit genau definierten Eigenschaften.
  • Hohe Produktivität: Im Vergleich zu anderen DED-Verfahren können mit WAAM mehrere Kilogramm pro Stunde abgeschieden werden. 

MIGAL.CO Produkte für WAAM

Aluminiumlegierungen

Während alle unsere Drahtelektroden für WAAM verwendet werden können, sind einige besonders geeignet.

  • MA-6063: Dies ist eine AlMg0,7SiTiB-Legierung mit dem Zusatz von Ti5B1-Partikeln. Die Partikel sorgen für ein sehr feines Korngefüge, um Heißrisse zu vermeiden. In Verbindung mit einer T6-Wärmebehandlung kann MA-6063 eine Streckgrenze von 200-260 MPa mit einer Dehnung zwischen 6 - 12% erreichen.
  • MA-4018: Dies ist eine AlSi7Mg-Legierung. Sie ist eine beliebte Legierung für Aluminiumgussteile und kann für die Herstellung von Prototypen verwendet werden. In Kombination mit einer T6-Wärmebehandlung bietet sie eine Streckgrenze von 250 MPa bei einer Dehnung von 4 %.
  • MA-4046: Dies ist eine AlSi10Mg-Legierung. Sie ist eine beliebte Legierung für Aluminiumgussteile und kann für die Herstellung von Prototypen verwendet werden.
  • MA-5183: Hierbei handelt es sich um eine AlMg4,5Mn0,7-Legierung, die von allen naturharten Legierungen die höchste Festigkeit aufweist. Sie bietet eine Streckgrenze von 130 MPa bei einer Dehnung von 18 %.
  • MA-2319: Eine aushärtbare AlCu-Legierung mit höchster Festigkeit für die Luft- und Raumfahrt.

Nichtrostende Legierungen

  • ML 19.12.3 LSi: Rost- und säurebeständiger Edelstahl für Betriebstemperaturen bis 400° Celsius
  • ML 22.9.3 NL: Nichtrostender Duplexstahl mit sehr guter Beständigkeit gegen interkristalline und Lochfrasskorrosion. 

Bronzen

  • ML CuAl8Ni2: Hochfeste Aluminiumbronze mit sehr guter Meerwasserbeständigkeit

Entwicklung neuer Legierungen für WAAM

In Zusammenarbeit mit Forschungspartnern sind wir in der Lage geringe Mengen an Draht aus Aluminiumlegierungen in unterschiedlichster chemischer Zusammensetzung herzustellen. Diese Drähte werden durch Extrusion auf den Enddurchmesser hergestellt und sind zum Einsatz für F&E-Zwecke gedacht. Bereits realisiert wurden Legierungen mit geringen Beimengungen von Erbium, Antimon, Ytterbium, Scandium und Zirkon. Die herstellbaren Mengen reichen von einigen hundert Gramm bis zu einigen Kilogramm.

Forschung

Wir sind aktiv an mehreren Forschungsprojekten beteiligt, um die Perspektiven von WAAM weiter zu entwickeln:

  • LightPrint: Energieeffiziente Leichtbaukonzepte durch den Einsatz von 3D-Metalldruck und neuartigen Aluminiumlegierungen
  • AluNanoCore: Hochfester, nanoverstärkter Aluminiumpulver-Fülldraht für die lichtbogenbasierte additive Schichtfertigung (ALM)
  • Multi-Fun: Erhebliche Leistungs- und Effizienzsteigerungen bei MAM-Produkten durch vollständig INTEGRIERTE MULTIFUNKTIONALITÄTEN auf der Grundlage NEUER AKTIVER WERKSTOFFE. Ermöglicht MULTI-MATERIAL-Design in geometrisch komplexen 3D-Metallteilen OHNE GRÖSSENBESCHRÄNKUNG durch innovative, kostengünstige AM-Technologien.
  • MSGeneral: Entwicklung einer Technologie zum generativen MSG-Schweißen von Geometrien auf Aluminium-Druckgussbauteile AiF/IGF 21 541 BR
  • Aladdin: Aluminium-Schaum durch MIG-Schweißen additiv in Form gebracht (Aladdin) AiF/IGF 22 055 BR
  • DEDAluS: Additive Fertigung von Aluminiumstrukturen mit dem DED-Verfahren
  • COAMWELD: Herstellung fortschrittlicher Metallkomponenten durch Kombination von additiver Fertigung und Schweißen