Additive-FertigungSmarte Schweißdrähte für smarte Fertigungsprozesse
Moderne Schweißprozesse und die noch junge Prozesstechnologie der Additiven Fertigung (AM) sind Schlüsseltechnologien, die in jüngster Vergangenheit, Gegenwart und in der Zukunft „Enabler“ von Leichtbau-Mobilitätsanwendungen waren, sind und sein werden. Mit stetig weiterentwickelten Werkstoffen, deren Verarbeitungsqualität und Anforderungsprofilen an Bauteile und Gesamtstrukturen wächst nicht nur der Bedarf an immer bessere, schnellere und gleichzeitig kostengünstigere Prozesse.
In der drahtbasierten Additiven Fertigung können mit speziellen Legierungen außerordentliche Bauteileigenschaften erzielt werden. Für Sonderanwendungen werden allerdings oft nur geringe Mengen an Drahtwerkstoff benötigt.
Der Bedarf an immer hochwertigeren Zusatzwerkstoffen, die zum fehler-, poren- und rissfreien Schweißen bzw. Bauteilaufbau per generativer Fertigung erforderlich sind, steigt kontinuierlich. Für die Evaluierung von Prozessen werden aber in der Regel geringere Mengen an Drahtwerkstoffen benötigt, die von den Lieferanten oft nicht bereitgestellt werden können.
Drahtwerkstoffe werden in den unterschiedlichsten Dimensionen und Querschnittsgeometrien benötigt. Das LKR kann mit seinen smarten Drahtrouten auf diese Anforderungen flexibel reagieren.
Innviertler Kompetenz
Das LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen entwickelte und installierte in den vergangenen Jahren am Standort Ranshofen eine smarte Fertigungsroute für kleine Mengen an Sonderdrähten aus Leichtmetallen, die spezifisch auf definierte Anforderungsprofile von Partnern eingestellt werden können. Die smarte Fertigungsroute kommt sowohl für die Produktion von Drähten für Forschungsprojekte als auch für die Herstellung von Sonderdrähten für Industrieentwicklungen im zweistelligen kg-Bereich zum Einsatz. In dieser Draht-Fertigungsroute werden nach der Legierungsentwicklung zunächst kleine Mengen an Schmelze zu Bolzen abgegossen, die dann zu Einzeldrähten umgeformt, verbunden und gereinigt aufgespult werden, um zum Schluss direkt verschweißt bzw. mittels WAAM verarbeitet zu werden.
Das LKR führt derzeit Entwicklungsaufgaben durch, um die smarte Fertigungskette zeit- und materialeffizienter zu gestalten. Sie soll zukünftig auch bei der Entwicklung von Weich- und Hart-Lotdrähten sowie weiterer Spezial-Lotdrähte für Knet- und Aluminiumgusserzeugnisse bzw. für zukünftige hybride Leichtbau-Blechkombinationen eingesetzt werden. Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Zerstäubung von Fülldrähten zu hochwertigen AM-Pulvern, wobei die AM-Pulverkosten von ca. 100 Euro auf unter 50 Euro pro kg reduziert werden sollen.
Der Vorteil in der WAM-Technologie liegt in der Möglichkeit, große Bauteile wirtschaftlich additiv herzustellen.
Einsatzgebiete
Zur Anwendung kommen Drähte als Schweiß- & Fügeverbindungen mit Zusatzdraht, in Hart- & Weichlot-Technologien, in der drahtbasierten Additiven Fertigung/Wire & Arc Additive Manufacturing sowie als Vormaterial für hochperformante Verbindungselemente und als Elektrodrähte & Stromschienen.
Zukünftige Schritte
In all diesen Themenfeldern betreibt LKR Forschung mit relevanten Industriepartnern aus unterschiedlichen Sektoren. Nebst Steigerung des Outputs der aktuellen Möglichkeiten wird LKR in laufenden und zukünftigen Forschungsprojekten die smarte Fertigungsroute ausbauen; gekoppelt daran auch einen Digitalen Zwilling. Damit sollen zukünftig weiterführende Sonderdrähte mit spezifischem Eigenschaftsportfolio hergestellt werden können – auch aus neuen Werkstoffklassen.
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