Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Bewertung bauteilgebundener Fertigungseinflüsse von WAAM-Stahlstrukturen

Aufgrund der Möglichkeit zur wirtschaftlichen Fertigung kundenspezifischer Bauteile mit hohem Komplexitätsgrad gewinnt die additive Fertigung metallischer Bauteile in allen Industriezweigen zunehmend an Bedeutung. Dabei eignet sich die lichtbogenbasierte additive Fertigung mit direkter Energieeinbringung (engl. Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) insbesondere für den Einsatz bei großformatigen Bauteilen bzw. für Reparaturen sowie Kleinserienfertigung und stellt aufgrund der vergleichsweise niedrigen Investitionskosten für Anlagen- und Betriebsmittel zugleich ein KMU-freundliches Fertigungsverfahren dar. Allerdings liegt für den großskaligen Verfahrenseinsatz noch immer ein wesentliches Anwendungshemmnis vor. WAAM-Anwendern, und besonders KMU, stehen weder allgemeinzugängliche Empfehlungen zur Verarbeitung der Schweißzusatzwerkstoffe noch eine Bemessungsmethodik zur Verfügung. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung einer Bewertungsmethodik zur systematischen Verknüpfung bauteilgebundener Fertigungseinflüsse mit der Bauteilsicherheit. Dem liegt die Arbeitshypothese zugrunde, dass die Bauteileigenschaften wesentlich von den Fertigungsparametern beeinflusst werden. Unter Variation der Fertigungsparameter (Werkstoff, Prozessparameter, Bauteilgeometrie) aufgebauter WAAM-Schweißproben erfolgt die Charakterisierung der Bauteileigenschaften sowie deren Korrelation mit den resultierenden mechanisch-technologischen Eigenschaften zur systematischen Erarbeitung der Zusammenhänge zwischen Fertigungseinflüssen und Bauteileigenschaften. Gestützt werden die Ergebnisse durch die Entwicklung einer auf die lichtbogenbasierte additive Fertigung angepassten numerischen Festigkeitsbewertung. Im Ergebnis tragen die erarbeiteten Bewertungsgrundlagen zu einer Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit von KMU durch die Bereitstellung einer Methodik zur Sicherheitsbewertung additiv gefertigter Bauteile bei.