Lichtbogen-Additive Manufacturing (DAD Direct Arc Deposition)

Die nächste Stufe der Schweißtechnik

Dieser neue Prozess basiert auf Lichtbogen- sowie Plasma-Lichtbogen-Schweißen und nutzt Drähte als Ausgangswerkstoff. Diese werden bereits seit Jahrzehnten verwendet und jetzt an die Bedürfnisse des Additive Manufacturing angepasst. Metall-Schutzgas- (MIG/MAG) und Plasmaschweißtechniken werden zum Schmelzen der Zusatzwerkstoffe eingesetzt, mit denen 3D-Komponenten Lagenweise aufgebaut werden.

Vorteile des Additive Manufacturing mit Lichtbogen- und Plasmaschweißtechnik

Die Vorteile des Additive Manufacturing mit der Lichtbogen- und Plasmaschweißtechnik sind offensichtlich: Es sind keine komplexen Werkzeuge und Anlagen erforderlich, was bedeutet, dass die Investitionskosten gering, die Ergebnisse jedoch absolut überzeugend sind. Auf diese Weise hergestellte Metallobjekte bestechen durch ihre strukturelle Integrität und Formgenauigkeit. Da es zudem möglich ist, leichte Komponenten aus teuren Materialien wie Aluminium und Titan ohne Materialverluste , die bei Zerspanungstechniken erheblich sind, zu produzieren, rückt das Additive Manufacturing mit Lichtbogen und Plasmaschweißtechnik für viele Branchen in den Mittelpunkt des Interesses, insbesondere für die Bereiche Raumfahrt, Automobil oder Medizin. Hinsichtlich Kosteneffizienz übertrifft diese Technologie andere generative Fertigungsprozesse wie Laserstrahlschweißen und Elektronenstrahlschweißen.

Wie beim Standard-MIG/MAG-Schweißen wird Metalldraht zugeführt, der im Lichtbogen schmilzt, um direkt den lagenweisen Aufbau auf dem Substrat zu generieren. Prozesse mit geringerer Wärmezufuhr, die im Kurzlichtbogen arbeiten, werden aufgrund der Wärmeempfindlichkeit der meisten beim Additive Manufacturing eingesetzten Materialien bevorzugt. Schutzgase schützen Schmelze und das heiße Metall vor der Umgebungsluft und damit vor Oxidation.

Schutzgase in Additive Manufacturing-Prozessen mit Lichtbogen- und Plasmaschweißtechnik

Luft, Kohlenwasserstoffe und Feuchtigkeit in der Wärmeeinflusszone führen zu Prozessunstabilitäten und damit zu schlechten Ergebnissen. Um die chemische Reaktion zu verhindern, die eintritt wenn das erhitzte Metall mit Elementen wie Sauerstoff und Stickstoff in Kontakt kommt, werden Schutzgase eingesetzt die Elektrode, Schmelzbad und Wärmeeinflusszone vor Reaktionen mit der Umgebungsluft schützen und die Beeinträchtigungen durch die chemische Reaktion verhindern. Durch den Einsatz von Schutzgasen bleiben die metallurgischen Eigenschaften der Komponenten erhalten oder werden in manchen Fällen sogar verbessert.

Erprobte MIG/MAG-Schweißgase tragen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei

Argon, Helium und deren Gemische sind die bevorzugten Prozessgase im Additive Manufacturing mit MIG/MAG- und Plasma-Schweißtechniken. Zur Feinabstimmung der Materialeigenschaften können aktive Komponenten wie CO2, O2, N2 oder H2 zugesetzt werden. Dank seiner langjährigen Expertise bei allen Schweiß-, Schneid-, Wärm- und Beschichtungsanwendungen kann Linde Sie bei der Auswahl der richtigen Gase und Gemische für Ihr spezielles Additive Manufacturing-Projekt in der Schweißtechnik unterstützen. Mit unseren Produktfamilien CORGON®, CRONIGON® und VARIGON® bieten wir eine ganze Palette an erprobten MIG/MAG-Schutzgasen. Unsere Gemische wurden speziell konzipiert, um Ihnen sämtliche Vorteile, wie Kontinuität, Geschwindigkeit und Formgebungsfreiheit, zu sichern, kombiniert mit der Zuverlässigkeit automatisierter Schweißprozesse und der Flexibilität und Kontrolle manueller Schweißverfahren.

Jüngste Forschungen belegen: zusätzliches Kühlgas verbessert Korngefüge und -größe

In Zusammenarbeit mit einem Forschungsteam des Instituts für Produktionstechnik an der Technischen Universität Ilmenau (Deutschland) wurde eine neuartige Kühlstrategie im Kontext des Additive Manufacturing getestet, um die Einwirkung großer Hitze in den oberen Schichten des Werkstücks zu verhindern. Es wurden experimentelle Versuche mit Argon, Wasserstoff und Stickstoff durchgeführt, die einen signifikanten Einfluss des Kühlgases auf die Temperatur während des MSG-Prozesses beim Additive Manufacturing belegen. Die besten Ergebnisse wurden mit Stickstoff und Wasserstoff erzielt, die einen äußerst effektiven Kühlprozess ermöglichten. Somit können Korngefüge und Korngröße mit Hilfe der Gaszusammensetzung zu einer homogenen Mikrostruktur modelliert werden.

Profitieren Sie von Lindes technischem Know-how und Branchenerfahrung

Da Auftragsbedingungen wie Temperatur und Schutzatmosphäre für die Schichtqualität von entscheidender Bedeutung sind, können unsere Anwendungsexperten Sie bei der Auswahl des Schutzgases, des erforderlichen Schutzgasdurchsatzes und anderen Betriebsparametern beraten, die am besten für Ihre Bedürfnisse geeignet sind. Zudem erhalten Sie Unterstützung bei Anlagen- und Gasmanagementservices. Gerne unterstützen wir Sie bei der Optimierung aller gasrelevanten Verfahren. Zudem bieten wir Sicherheitsschulungen sowie präventive Wartung an.

Linde-Lösungen für Lichtbogen-Prozesse im Überblick:

• Argon- und Helium-Gasversorgung – Design, Lieferung und Installation
• Aktivgasversorgung – fertige Gasgemische oder Sicherstellung der Prozessanforderungen vor Ort
• Plasmagase – zur Plasmaerzeugung erforderlich
• Support vor Ort – Prozess- und/oder technischer Support
• On-Stream-Gassystem – Design- und Wartungsservices
• Gassicherheit – Ausrüstung, Sicherheitsprüfungen und Schulungen