Autor: Lennart Grüger

Generative Herstellungsverfahren (AM) haben in den letzten Dekaden immer mehr an Bedeutung gewonnen. Dazu hat insbesondere ihre Fähigkeit beigetragen, komplexe Bauteile nach Bedarf herzustellen. Weitere Vorteile ergeben sich aus verkürzten Produktentwicklungszeiten, Automatisierbarkeit und der Erzeugung mikrostrukturierter Materialien mit verbesserten (möglicherweise gradierten) physikalischen Eigenschaften. Alle diese Vorteile setzen jedoch eine genaue Prozesskenntnis voraus, die durch numerische Simulationen unterstützt werden kann. In diesem Beitrag werden verschiedene Simulationsmethoden diskutiert, welche Rückschlüsse auf die zu erwartende Bauteilqualität erlauben.

In diesem Artikel werden die potenziellen Risiken im Wire Arc Additive Manufacturing mit Hilfe der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse analysiert. Zu diesem Zweck wurden 186 mögliche Risikoursachen analysiert und die fünf kritischsten Risiken im Detail diskutiert. Hierbei wurden vier signifikante Risikofaktoren in der Konstruktion identifiziert. Das fünfte Risiko bezieht sich auf den Schutzgasdurchfluss. Dieser ist nur ein Einflussfaktor unter den Schweißparametern, hat aber eine starke Wechselwirkung mit allen anderen Parametern. Daher sollten ihre Beziehungen auf der Grundlage zahlreicher Tests analysiert werden.

Das Wire Arc Additive Manufacturing, kurz WAAM, ist ein additives Fertigungsverfahren, welches metallische Bauteile auf Grundlage des Lichtbogenschweißens fertigt. Additive Fertigung ist laut DIN EN ISO/ASTM 52900 ein Prozess, welcher Bauteile aus 3D-Modelldaten schichtweise herstellt. Die grundlegenden Komponenten sind ein Schweißgerät, welches die benötigte Energie zum Schmelzen des Metalldrahts in den Prozess einbringt sowie eine Führungsmaschine, welche die vorgegebene Geometrie des Bauteils abfährt. Anwendungsbereiche sind Rapid Prototyping und Tooling, Direct Manufacturing und Additive Repair. Die größten Vorteile stellen die kostengünstige Anlagentechnik und die hohen Abscheidungsraten dar. Nachteilig am Verfahren sind die mangelnde Prozessstabilität und Wiederholgenauigkeit. Der Beitrag soll dazu dienen, den Fertigungsprozess des WAAM-Verfahrens übersichtlich darzustellen, und dabei auf die komplexen Wechselwirkungen eingehen.