Shandong Universität entwickelt neue WAAM-Technik

Forscher der Shandong-Universität in China haben ein neuartiges Metall-3D-Druckverfahren namens CC-WAAM (Compulsively Constricted Wire Arc Additive Manufacturing) entwickelt. Durch die Verbesserung des WAAM wird der Zustand der Metallbildung besser kontrolliert, wodurch Schichten mit homogener Mikrostrukturverteilung erzeugt werden. Das Team hat auch die besten Prozessparameter und das Phänomen des Unterlegschweißens für diese Technik untersucht.

Um eine orientierte Herstellung von Draht und Lichtbogenadditiven (WAAM) zu realisieren, die sich durch geringen Wärmeeintrag und kleine Tröpfchen auszeichnet, wurde in dieser Arbeit eine neuartige zwangsverengte WAAM-Methode (CC-WAAM) vorgeschlagen und untersucht. Der Lichtbogen brannte zwischen einem Metalldraht und einer Wolframelektrode in einer Engraumdüse.

Die vorgeschlagene Technologie könnte eine Zwangsverengung für Lichtbogenplasma- und Flüssigmetalltröpfchen unter Verwendung einer Keramikdüse aus kubischem Bornitrid (CBN) vorsehen. Der umgebende Lichtbogen wurde aus der Düse ausgestoßen und bot während des gesamten Herstellungsprozesses zusätzliche Erwärmung und eine gute Abschirmumgebung. Das Lichtbogen- und Metallübertragungsverhalten könnte für eine bessere Leistung und höhere Qualität verbessert werden. Die wirtschaftliche und effiziente neue Methode wird voraussichtlich die Herausforderungen lösen, denen sich traditionelle WAAMs gegenübersehen, wie übermäßiger Wärmeeintrag und schlechte geometrische Genauigkeit.

Vorversuche zeigten, dass die beiden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten AM-Schichten eine homogene Gefügeverteilung und feine Körner aufwiesen. Die geometrischen Abmessungen jeder Schicht können durch Regulieren der Bewegungsgeschwindigkeit des Brenners wirksam gesteuert werden. Durch den über einen weiten Bereich einstellbaren Wärmeeintrag kann der Zustand der metallischen Formation effektiv gesteuert werden, wodurch eine genaue Steuerung der Mikrostruktur und der Eigenschaften ermöglicht wird.