3D-Metalldruck mit SynchroFeed von OTC.
Foto: OTC Daihen Europe

Schweißen

Additiv Schweißen

OTC Daihen Europe erweitert die Palette der additiven Fertigungsprozesse um die Möglichkeit des 3D-Metallschweißens unter Einsatz der Synchrofeed-Technik.

Einen additiven Fertigungsprozess unter Nutzung seiner Synchrofeed-Technik hat OTC Daihen Europe vorgestellt. Dazu wird das Synchrofeed-Verfahren des Unternehmens genutzt, um – wie beim Schweißen üblich – durch das Abschmelzen eines Werkstoffes zunächst eine Trägerfläche aufzubringen und anschließend Schicht für Schicht einen 3D-Körper aufzubauen.

Das Synchrofeed-Verfahren ist für die präzise Steuerung des Lichtbogens sowie die Abschmelzung des Materials verantwortlich. Andernfalls würde das Material bei zu hoher Temperatur einfach abfließen – bei zu niedriger Temperatur tritt die aufgebrachte Lage metallurgisch nicht in Verbindung mit der bereits geschweißten Lage darunter, was ebenso von Nachteil ist. Es kommt also bei der 3-D-Schweißkonstruktion auf die materialspezifische Wärmeeinbringung an.

Bereits auf der letzten Messe Schweißen & Schneiden wurde demonstriert, dass dieser Prozess mit Aluminium unterbrechungsfrei zum gewünschten Ergebnis führt. Bei der Fertigung größerer Objekte muss lediglich die Kühlung an die jeweils aufgebrachte Lage angepasst werden.

Bei besonders festen Materialien wie Stahl kommt es darauf an, mehr Energie in den Prozess einzubringen, diese aber auch rechtzeitig wieder auszuleiten. Dabei darf das Material unter keinen Umständen „überlaufen“, da es sonst zu schädlichen metallurgischen Einflüssen oder Verbindungen käme. Es gilt also, das Material nach Maßgabe einer entsprechenden Temperaturkurve rechtzeitig abzukühlen. Eine besondere Herausforderung, der sich künftig auch 3-D-Schweißkonstruktionen aus Edelstahl stellen müssen.

Vom Prototyp zur Kleinserie

Metallische 3D-Druckerzeugnisse eröffnen in der Konstruktion bisher nicht gekannte gestalterische Freiheiten. Das robotergestützte Synchrofeed-Schweißverfahren von OTC arbeitet im Aluminiumbereich mit einer Geschwindigkeit von 80 cm/min. Der Arbeitsbereich des Roboters liegt bei etwa zwei Quadratmetern und bietet damit Raum für die additive Fertigung größerer Bauteile.

Für einzelne Industriebereiche wie die Luftfahrtindustrie, in der es nicht auf große Stückzahlen ankommt, könnte das 3-D-Verfahren in Metall von OTC interessant sein. Das gilt auch für mittelständische Betriebe, die Einzelstücke oder Kleinserien produzieren. Für das Herstellen ausgefallener Formen könnte der 3-D-Druck eine Alternative zur Handarbeit sein. Was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn anschließend in kleiner Auflage produziert werden soll.

Für die Großserienfertigung werde weiterhin zwar die Spritzgusstechnik die Fertigungstechnik der Wahl sein, allerdings könnten sich beide Verfahren ergänzen, heißt es bei OTC Daihen. Ein mögliches Beispiel sind Kühler für LKWs: Eine über die Spritzgußtechnik vorgefertigte Massenauflage von Kühlnetzen könnte sich um individuelle Anschlussstutzen ergänzen lassen, die über den 3-D-Druck in Metall angefertigt werden. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit sieht man bei OTC Daihen im Aufpanzern von serienmäßig gerfertigten Grundkörpern mit einem Härtematerial.

Derzeit interessieren sich vor allem Forschungseinrichtungen für die neue Technologie und man arbeitet daran, über die Schweißtechnik nicht nur aus einer senkrechten Position heraus zu produzieren, sondern künftig auch Schräglagen des Brenners von rund 30° zu nutzen.

In der Grundausstattung benötigt man ein SynchroFeed-Schweißrobotersystem mit OTC Roboter (FD-B6), Schweißstromquelle (OTC Welbee P500L), Push Feeder Einheit, Drahtpuffer, Hochleistungswechselhalsbrenner, Robotersteuerung, Arbeitstisch und die notwendige Sicherheitstechnik.