idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
Ein neues Projekt soll schnell und effizient individuelle Werkstücke aus Stahl fertigen helfen.
Manche Werkstücke lassen sich mit herkömmlichen Methoden wie dem Gussverfahren nicht gut fertigen. Dann bietet sich ein additives Fertigungsverfahren an, zum Beispiel das Auftragschweißen. Dieses Verfahren zu optimieren ist Ziel des Projekts EWA, kurz für „Entwicklung kohlenstoff-martensitischer Werkzeugstähle für die additive Fertigung hochbeanspruchter Umformwerkzeuge mittels Wire-Arc Additive Manufacturing“. Ausgangsstoff sind dabei dünne, pulvergefüllte Drähte. Sie werden zu Stanz- und Umformwerkzeugen additiv verarbeitet. Das Projekt am Lehrstuhl Werkstofftechnik der Ruhr-Universität Bochum unter Leitung von Prof. Dr. Sebastian Weber wird im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Es startet mit einer Kick-Off-Veranstaltung am 22. Juni 2023.
Schweißen ohne Rundkneten und Drahtziehen
Das sogenannte Wire-Arc Additive Manufacturing, kurz WAAM, basiert zu großen Teilen auf dem Metallschutzgasschweißen. Die Ausgangsstoffe sind kostengünstige Metalldrähte. Im Projekt EWA werden sogenannte Fülldrähte verwendet: mit Metallpulver gefüllte Röhrchen mit einem Außendurchmesser von mindestens 1,2 Millimetern. „Diese Fülldrähte erlauben eine hohe Flexibilität in der direkt im Fülldraht erzeugten Legierungszusammensetzung“, erklärt Ulf Ziesing vom Projektteam an der Ruhr-Universität. „Durch die Pulverfüllung, die sich direkt beim Schweißen verflüssigt, muss nicht zuvor eine Schmelze erzeugt werden, die mittels Rundkneten und Drahtziehen erst noch auf den benötigten Drahtdurchmesser reduziert werden muss.“ Hartphasenreiche und hochfeste Werkstoffe können oft nicht zu den geringen Durchmessern der Drähte gezogen werden. In Pulverform lassen sie sich dennoch herstellen.
Da das Material beim WAAM-Verfahren lokal entsprechend einem zugrundeliegenden 3D-CAD-Modell nur dort aufgebracht wird, wo es auch bleiben soll, können 90 bis 100 Prozent des im Prozess aufgebrachten Materials bis hin zum fertigbearbeiteten Werkstück beibehalten werden. „Dieser hohe Ausnutzungsgrad bedeutet eine deutliche Materialeinsparung und damit auch verbesserte CO2-Bilanz gegenüber der konventionellen, gießtechnischen Prozessroute“, erklärt Ulf Ziesing. Außerdem kühlt das aufgeschmolzene Material beim Auftragsschweißen schnell wieder ab, wodurch sich ein günstiger Lösungszustand einstellt. Das macht die mechanischen Eigenschaften eines durch WAAM hergestellten Bauteils besser als die eines konventionell hergestellten Bauteils.
Und das Verfahren ist schnell: Binnen einer Stunde können bis zu zwölf Kilogramm Material aufgetragen werden. „Zusammengenommen hat die Methode dadurch großes Potenzial für die Herstellung individualisierter Einzelteile und komplexer Kleinserien im Großformat“, so Ulf Ziesing vom Projektteam an der Ruhr-Universität.
Kooperationspartner
Partner aus der Industrie:
Wippermann jr. GmbH
Corodur Verschleiss-Schutz GmbH
Knowhow Wilhelms GmbH
Partner aus der Forschung:
Bergische Universität Wuppertal, Lehrstuhl für Neue Fertigungstechnologien und Werkstoffe
Prof. Dr. Sebastian Weber
Lehrstuhl Werkstofftechnik
Fakultät für Maschinenbau
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 22410
E-Mail: weber@wtech.ruhr-uni-bochum.de
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Maschinenbau, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungsprojekte
Deutsch
Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.
Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).
Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.
Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).
Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).
