MA: ENTWICKLUNG UND KONSTRUKTION EINER PROZESSBEGLEITENDEN SCHMELZBADSTÜTZE ZUR REDUKTION VON RAUHIGKEITEN UND WELLIGKEITEN ADDITIVER WANDSTRUKTUREN BEIM ADDITIVEN WAAM-PROZESS

Betreuer/in:            Hannes Zapf           
Dekanat/Institut:   T-2 Laser- und Anlagensystemtechnik / Fraunhofer Einrichtung für Additive Produktionstechnologien           

E-Mail:   hannes.zapf@iapt.fraunhofer.de

Hintergrund

Die additiven Fertigungstechnologien der DED-Gruppe (Directed-Energy-Deposition) stellen zukunftsweisende Produktionsverfahren dar, die aufgrund ihrer endkonturnahen Fertigung und hohen Auftragsraten großes Potenzial zur Ressourcen- und Kosteneinsparung besitzen. Das WAAM-Verfahren (Wire Arc Additive Manufacturing) als eine Variante der DED-Systeme basiert hierbei auf konventioneller Lichtbogenschweißtechnik und zeichnet sich durch eine große Auswahl an drahtbasierten Zusatzwerkstoffen, geringen Sicherheitsanforderungen sowie niedrigen Anlagenkosten aus. Durch das relativ große Schmelzbadvolumen sind die einzelnen Schichtstärken verglichen mit anderen additiven Prozessen sehr hoch. Dies führt einerseits zu einer hohen Aufbaurate mit geringeren Kosten, anderseits jedoch zu groben Strukturen mit hoher Rauigkeit/ Welligkeit. Somit muss mit einem relativ großem Zerspanungsaufmaß gearbeitet werden, um die wellige as-built Struktur in ein ebenes Bauteil zu verwandeln. Somit muss unnötiges Material aufgebaut und nachträglich wieder zerspant werden.

Ziel der Arbeit ist es daher eine mitlaufenden Schmelzbadstütze zu entwickeln, die das flüssige Schmelzbad bis zur beginnenden Erstarrung an einem seitlichen Zerlaufen hindert, so dass eine Formung hin zu einer glatteren Oberfläche erreicht werden kann. Dies kann bspw. auf Basis einer keramische Badstütze erfolgen, wie es aus der konventionellen Schweißtechnik zur Formung der Wurzellage her bekannt ist. In einer ersten Stufe sollen hiermit Wände bestehend aus einfachen Blindnähten, in denen der Lichtbogen eine gerade Strecke verfährt, beeinflusst werden. In einer zweiten Ausbaustufe soll es zudem möglich sein, Pendelbewegungen des Lichtbogens (z.B. ein sinusförmiger Verlauf vom Start- zum Endpunkt zur Erzeugung breiterer Wände) zuzulassen und dennoch eine Nahtformung zu ermöglichen. Zu diesem Zweck muss ein entsprechender Halter/ Mitnehmer für eine keramische Schmelzbadstütze konstruiert werden und diese durch verschiedene Versuchsreihen hinsichtlich verschiedener Einflüsse (z.B. Kraft, Abstände, Größe der Stütze) optimiert werden.

Inhalt der Arbeit

  • Recherche des Stands von Wissenschaft und Technik zur Verbesserung der Oberfläche beim WAAM-Prozess
  • Entwicklung und Konstruktion einer Haltevorrichtung für eine (nicht) pendelnden Betrieb des Lichtbogens zur Erzeugung glatterer Wandstrukturen
  • Erarbeitung eines Versuchsplans zur Ermittlung von Abhängigkeiten verschiedener Einflussgrößen
  • Fertigen eines selbstgewählten Demonstratorbauteils

Was Sie mitbringen

  • Interesse an der additiven Fertigung, Vorkenntnisse zum Schweißen wünschenswert
  • selbständige und zuverlässige Arbeitsweise
  • hohes Engagement und Bereitschaft sich in neue Themen einzuarbeiten
  • sichere Deutschkenntnisse

Beginn der Arbeit

  • ab sofort

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert