Wire-Arc Additive Manufacturing
Wire-Arc Additive Manufacturing (kurz WAAM, dt. Lichtbogendrahtauftragsschweißen) ist ein Verfahren zur Additiven Fertigung, welches einen Draht und einen Lichtbogen nutzt, um Material aufzutragen und dadurch Bauteile aufzubauen. Das Verfahren ermöglicht eine kosteneffiziente Fertigung großvolumiger metallischer Bauteile.
Weitere Informationen zu WAAM können der Dissertationsarbeit Prozessorientierter_Digitaler_Zwilling_in_WAAM [1] entnommen werden.
Überblick
Der WAAM-Prozess zeichnet sich durch hohe Auftragsraten und geringe Fertigungskosten aus. Die erreichbare Genauigkeit und Teilekomplexität ist jedoch geringer als bei anderen additiven Fertigungsverfahren wie L-PBF oder andere pulverbettbasierte Verfahren.
Prozess
Im [[WAAM]-Prozess können verschiedene Schweißverfahren eingesetzt werden:
- Metall-Schutzgas-Schweißen
- Wolfram-Inertgas-Schweißen
- Plasmaschweißen
In vielen Fällen wird der sogenannte CMT-Prozess genutzt, da hier der Wärmeeintrag auf Grund eines oszillierenden Drahts gering ist. Der Prozess ist im Hochgeschwindigkeitsvideo dargestellt.
Aufbau einer WAAM-Fertigungsanlage
Eine WAAM-Zelle besteht aus folgenden Komponenten, von denen einzelne optional sind:
- Kinematik: kartesisch oder roboterbasiert zur Führung des Werkzeugs sowie gegebenenfalls ein Dreh-Kipp-Tisch für das Bauteil/das Substrat
- Steuerung: auf Basis einer Echtzeitsteuerung (z.B. Sinumerik von Siemens) sowie eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) um Ein- und Ausgänge zu schalten
- Prozessüberwachung: Sensorik (Stromsensor, Spannungssensor, Spektrometer, Drahtvorschubsensor, Mikrofon, Körperschallsensor, Pyrometer, Schweißkamera, Gasflusssensor) und Edge-Geräte (z.B. Sinumerik Edge von Siemens von Nvidia Jetson von Nvidia)
- Sicherheitssystem: Zaun, Notausschalter, Schweißermaske, ...
Weitere Anforderungen an ein WAAM-System sind auch in [2] hinterlegt.