Additive Fertigung in Zerspanung integriert

Schweißverfahren ermöglicht schnellen Materialauftrag

Additive Fertigung und Zerspanung integriert

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Das WAAM-Verfahren ermöglicht einen schnellen Materialauftrag. Dabei ist die Roboterschweißzelle so ausgelegt, dass sie in die Prozesskette einer spanenden Fertigung integrierbar ist. Bild: Nico Niemeyer
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Wie man ein additives Verfahren wie Auftragschweißen in die Zerspanung einbinden kann, zeigt eine Kooperation zwischen dem Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) und der Tewiss GmbH am Produktionstechnischen Zentrum Hannover (PZH): Die dort geplante und realisierte Roboterschweißzelle kann mit Hilfe des Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM, deutsch: Lichtbogendrahtauftragschweißen) komplette Bauteile aus Stahl oder Aluminium fertigen. Anders als andere additive Verfahren wie etwa das SLM-Verfahren (Selective Laser Melting), bei dem in Pulverschichten einzelne Punkte aufgeschmolzen werden, eignet sich WAAM besonders dazu, auch größere Bauteile schnell über den Materialauftrag des aufgeschmolzenen Schweißdrahtes aufzubauen. Ein weiterer Vorteil der Technologie: Man kann auch auf vorhandene Rohlinge aufbauen, so dass nicht grundsätzlich das gesamte Bauteil additiv hergestellt werden muss.

„Wir wollen die Prozesskette des traditionellen Zerspanens mit den Vorteilen der additiven Fertigung verbinden“, erklärt Prof. Berend Denkena, Leiter des IFW. Tatsächlich betreten die Wissenschaftler seines Instituts Neuland, indem sie das Auftragschweißen in eine ansonsten spanende, also abtragende Fertigung mit Werkzeugmaschinen und Fräszentren integrieren. Das betrifft die Materialkennwerte und Geometrie der additiv gefertigten Bauteile, die für die folgenden, spanenden Bearbeitungsschritte sicher und verlässlich vorliegen müssen, es betrifft die entsprechende Auslegung dieser Folgeprozesse, und natürlich gehört die Frage dazu, auf welche Weise additive Verfahren insgesamt die Prozesskette erweitern können.

Anders als pulverbasierte 3D-Druckverfahren bietet das WAAM-Verfahren drei entscheidende wirtschaftliche Vorteile: Es ist günstiger in der Anschaffung, die komplizierte pulverbedingte „Infrastruktur“ entfällt, und der Prozess ist skalierbar: Er kann auf große Bauräume erweitert werden.

Auch die Roboterschweißzelle selbst ist etwas Neues: „Natürlich gibt es robotergestützte 3D-Drucker, und Roboterschweißen ist auch nicht neu“, erklärt Tewiss-Geschäftsführer Jan Jocker. „Unsere Projektingenieure hatten allerdings die Aufgabe, diese Zelle aus der Perspektive einer Werkzeugmaschine aus zu denken und sie mit einer offenen Steuerung und entsprechenden Programmierschnittstellen auszustatten.“

Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover
www.ifw.un-hannover.de

Tewiss GmbH
www.tewiss.uni-hannover.de

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