3D Metalldruck – drahtbasierte additive Fertigung von metallischen Bauteilen

Was bedeutet der 3D Metalldruck für die Zukunft Ihrer Fertigung?
Finden Sie es heraus - mit Nordmetall.

Wir unterstützen Sie bei der Prozess­entwicklung für den 3D Drahtdruck mit besonderem Fokus auf die material­spezifischen Aspekte

Additive Fertigungsverfahren versprechen nahezu unbegrenzte Designfreiheit, kurze Produktionszeiten, geringe Produktionskosten und ressourcenschonende Produktionsprozesse. Zunehmend ergänzen sie etablierte Fertigungsverfahren.

3D Metalldruck nach der von uns eingesetzten WAAM-Technologie eignet sich beispielsweise für die schnelle Umsetzung von großen, komplex geformten Bauteilen aus teuren Werkstoffen, indem er wertvolles Material und Zeit für die aufwändige Bearbeitung spart.

Zeiteinsparungen in der Fertigung erschließen sich durch die „werkzeuglose Fertigung“, womit Spezialvorrichtungen zum Gießen, Umformen und Fügen wegfallen. Ersatzteile können als Rohteil bei Bedarf sofort gedruckt und weiterverarbeitet werden. Das spart zusätzlich Kosten für die Beschaffung von Ausgangsmaterialien in Blockform. Das große Potenzial des drahtbasierten 3D Metalldrucks liegt im Bereich der Einzelteilfertigung bzw. Kleinserienfertigung und der Herstellung von Ersatzteilen. Die Bauteilgrößen liegen beim drahtbasierten Ansatz über den im Pulverbettverfahren zu produzierenden Bauteilen.

Wir analysieren und evaluieren Ihren WAAM-Prozess

Wir unterstützen Ihr Unternehmen bei der Analyse und Evaluierung des WAAM-Verfahrens von hochfesten Stählen und Nickelbasislegierungen, u.a. durch:

  • Beratung: technologische und wirtschaftliche Umsetzungsperspektiven für Ihre Anwendungen
  • Erstellung von Prozesslandkarten: materialabhängige und geometrieabhängige Schweißparameter
  • Prozessqualitätssicherung: Strategien für den zusätzlichen Sensoreinsatz, für die Beurteilung der Prozessstabilität bis zur nachgelagerten Qualitätssicherung
  • Materialentwicklung für WAAM
  • Materialeignungsprüfung mit anschließender Materialprüfung und Materialanalyse
Kontaktieren Sie uns!

Wir untersuchen die Einflussgrößen von WAAM hinsichtlich:

Prozessdefinition

  • Schweißmaterial (marktverfügbar bzw. Neuentwicklung)
  • Prozessparameter
    • Schweißparameter
    • Schutzgas
    • Maschinen­parameter
  • Qualitätssicherung
    • Thermographie
    • Metallographie
    • Durchstrahlungs­prüfung
    • 3D-Vermessung
  • Übermaß und mechanische Nachbearbeitung
  • Wärmebehandlung
Ergebnis
  • Geometrie (Formabweichungen)
  • Homogenität und Abweichungen
  • Materialeigenschaften
    • Metallurgie
    • Mikrostruktur
    • mechanisch-technologische Charakterisierung
Sie wollen WAAM für Ihre spezifische Heraus­forderung einsetzen und wünschen sich Beratung?
Kontaktieren Sie uns!

3D Metalldruck bei Nordmetall: Metall­draht­basiertes Licht­bogen­schweißen

Wir nutzen das Verfahren des Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) und schweißen das in Drahtform vorliegende Ausgangsmaterial Schicht für Schicht oder Schweißraupe für Schweißraupe in die gewünschte Form.

Diese Technologie ähnelt der Herangehensweise des Auftrag­schweißens.

Für den 3D Metalldruck setzen wir das Verfahren des Cold Metal Transfers (CMT) ein, eine Sonderform des Metall­schutzgas­schweißens (MSG), um einen sehr stabilen Lichtbogen und einen geringen Wärmeeintrag zu ermöglichen. Der Lichtbogen an der Schweiß­elektrode schmilzt den Metalldraht und baut Tropfen für Tropfen die Rohform des Werkstücks auf, dabei wird der Schweißdraht gezielt vor und zurückbewegt.

Vorteile

3D Metalldruck mit lichtbogengeschweißtem Draht hat viele Vorteile gegenüber pulverbettbasierten 3D Metalldruckverfahren:

höhere bzw. einfacher zu realisierende Arbeitssicherheit
robuste Prozesse
höhere Abschmelzleistung bzw. Aufbaurate
große Bauteilgrößen realisierbar
geringere Werkstoffkosten, niedrigere Anlagenkosten
einfache Lagerung
vielfältigere Werkstoffauswahl

Der Metalldraht hat einen Durchmesser zwischen 0,6 bis 1,8 mm und kann mit einer Geschwindigkeit von bis zu 20 m/s verarbeitet werden. Je nach Material erreichen wir Aufbauraten von 1,6 bis 4 kg/h bzw. 600 bis 900 cm³/h.

Anwendungs­spezifische Material­entwicklung: optimaler Draht für 3D Metalldruck

Aus unserer praktischen Erfahrung entwickeln wir einen Schweißdraht, der hohe mechanisch-technologische Eigenschaften mit guter Schweißbarkeit und hoher Wirtschaftlichkeit vereint.

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3D Metalldruck im 3DMP® Verfahren

Wir arbeiten beim 3D Metalldruck u.a. mit dem 3DMP® (3D Metal Printing) Fertigungsverfahren der Firma Gefertec. Die zugehörige CAM-Software zerlegt die Bauteile in Schichten und erstellt einen Plan für die Fertigung des Metallteils im 3DMP®-Verfahren.

Qualitäts­sicherung des 3D Metalldruck Fertigungs­prozesses

Unsere Experten arbeiten an der Fragestellung, wie sie die Prozessparameter gestalten und wirkungsvoll überwachen können, um einwandfreie Bauteile zu fertigen, die an sicherheitskritischen Bauteilen zuverlässig hohen Belastungen (statisch, impactdynamisch und Ermüdung) standhalten. Wir arbeiten an der kontinuierlichen Erweiterung und Verbesserung des Verfahrens.

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