Part size and complexity Additive Manufacturing DED

Abbildung 1. Auflösung vs. Teilegröße für verschiedene Metall-AM-Prozesse. Basierend auf Figur von DigitalAlloys

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Direkte Energiedeposition (DED)

Ein Vergleich mehrerer Metall-3D-Druckmethoden

Direct Energy Deposition (DED) ist eine Familie additiver Fertigungstechnologien, die eine gerichtete Wärmequelle zum Schmelzen eines Ausgangsmaterials nutzt. DED von Metallen ermöglicht die additive Fertigung großformatiger Metallkomponenten mit einer viel höheren Abscheidungsrate im Vergleich zu anderen AM-Technologien, wie z. B. Powder Bed Fusion (PBF). Im Allgemeinen zeichnen sich mit einem DED-Verfahren hergestellte Komponenten im Vergleich zu PBF durch eine große Teilegröße und eine relativ geringe Auflösung/Teilekomplexität aus. Eine schematische Einteilung des AM-Prozesses nach Auflösung und Teilegröße wird in Abbildung 1 vorgeschlagen.

Die additive Fertigungstechnologie, die bei RAMLAB, WAAM, eingesetzt wird, ist ein Mitglied der DED-Familie.

MaxQ WAAM REPAIR WELDING 3D printing metal

Gängige DED-Prozesse

Es sind über 18 verschiedene Metall-3D-Druckverfahren bekannt. Ampower Insights hat bei den bekannten Anbietern eine Übersicht und Einordnung der wichtigsten Verfahren erstellt, die Sie in Abbildung 2 finden. Die aktuellste Version des Modells kann hier heruntergeladen werden AMPower-Website.

Bei DED-Technologien wird das Ausgangsmaterial (in Form von Draht oder Pulver) durch eine schmale Düse geleitet und von einer Wärmequelle geschmolzen. Je nach Verfahren kann die Wärmequelle ein Lichtbogen, ein Laser- oder Elektronenstrahl oder ein Plasma sein. Die gebräuchlichsten DED-Prozesse sind Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), Laser Metal Deposition (LMD), Wire Laser Additive Manufacturing (WLAM) und Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM). In Abbildung 2 sind die verschiedenen Konfigurationen dargestellt.

Die gängigsten DED-Prozesse sind in Abbildung 3 dargestellt. DED-Technologien unterscheiden sich in der Art der Wärmequelle und dem Materialeinsatzmaterial. Beispiele für Wärmequellen, die in DED-Technologien verwendet werden, sind Lichtbogen, Plasmalichtbogen, Elektronenstrahl und Laserstrahl. Das Ausgangsmaterial kann in Form von Draht oder Pulver vorliegen. Die von RAMLAB verwendete DED-Technologie ist WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing).

Abbildung 2: Eine Übersicht der wichtigsten Abläufe bei den bekannten Lieferanten, mit freundlicher Genehmigung von AMPower

LMD

Laser-Metallauftragschweißen. Erfahren Sie mehr

RAMLAB ded_Dark Wire Arc Additive Manufacturing

WAAM

Additive Fertigung mit Drahtlichtbogen. Erfahren Sie mehr

RAMLAB ded_Dark Wire Arc Additive Manufacturing

EBAM

Additive Fertigung mit Elektronenstrahl. Erfahren Sie mehr

RAMLAB ded_Dark Electron Beam Additive Manufacturing

WLAM

Additive Drahtlaserfertigung. Erfahren Sie mehr

RAMLAB ded_Dark Wire Laser Additive manufacturing

Abbildung 3. Die gängigsten DED-Prozesse auf dem Markt

Vorteile von WAAM

Die Hauptvorteile eines WAAM-Prozesses gegenüber den anderen AM-Technologien sind:

  • hohe Produktionsrate bis zu 5 kg/h;
  • Großes Bauvolumen (>1x1x1 m);
  • mechanische Eigenschaften übertreffen Gussmaterial und konkurrieren mit geschmiedetem Material;
  • niedrige Kosten des Drahtrohmaterials;

Durch die Einführung eines WAAM-Systems hat RAMLAB Zugang zu einer größeren Materialverfügbarkeit, höheren Produktionsraten, höherer Flexibilität und niedrigeren Maschinenkosten im Vergleich zu anderen DED-Technologien (wie in Abbildung 4 sichtbar).

Metal 3D printing comparison Additive Manufacturing WAAM

Abbildung 4. Vergleich der Stärken und Schwächen verschiedener Metall-AM-Prozesse. Basierend auf der Einschätzung von Stewart Williams.

Nachbearbeitung von DED

Das Ergebnis des WAAM-Prozesses sind Komponenten in einem endkonturnahen Design, die durch maschinelle Bearbeitung auf ihre Endform gebracht werden müssen. Im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren (Abbildung 5) weist WAAM eine geringere Auflösung und eine höhere Oberflächenrauheit (~1 mm) auf und erfordert daher einen Bearbeitungsprozess. Durch die endkonturnahe Fertigung der Bauteile kann eine relativ schnelle Lieferung gewährleistet werden.

DED surface roughness comparison Direct Energy Deposition

Abbildung 5. Vergleich von WAAM (Wire DED) mit anderen traditionellen Verfahren. Mit freundlicher Genehmigung von DigitalAlloys 

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