Zum Hauptinhalt springen
MaxQ-FälleMaxQ WAAM-HüllenNachrichten

AMable: RAMLAB liefert sein erstes Ti6Al4V-Bauteil

Von 5. März 2021#!31Fr, 16. Juli 2021 15:47:15 +0000p1531#31Fr, 16. Juli 2021 15:47:15 +0000p-3+00:003131+00:00x31 16pm31pm-31Fr, 16. Juli 2021 15:47:15 +00 00p3+ 00:003131+00:00x312021Fr, 16. Juli 2021 15:47:15 +0000473477pmFreitag=116#!31Fr, 16. Juli 2021 15:47:15 +0000p+00:007#16. Juli 2021#!31 Fr, 16. Juli 2021 15:47: 15 +0000p1531#/31Fr, 16. Juli 2021 15:47:15 +0000p-3+00:003131+00:00x31#!31Fr, 16. Juli 2021 15:47:15 +0000p+00:007#Keine Kommentare

RAMLAB hat zusammen mit Hittech erfolgreich sein erstes Titanbauteil (Ti6Al4V) für die AMable-Initiative hergestellt und dabei den Materialabfall erheblich reduziert. Herkömmliche Fertigungsverfahren, wie das Schmieden, erfordern eine maschinelle Bearbeitung, um die endgültige Form zu erreichen, wobei bis zu 90 % des Materials verschwendet werden. RAMLAB entwickelte eine WAAM-Lösung (GMAW-basiert) für die Ti6Al4V-Legierung und konnte das Verhältnis von Einkauf zu Fertigung um 50% reduzieren. Darüber hinaus zeigte die Forschung das Potenzial, die Lieferzeiten um mehrere Wochen zu verkürzen.

Ti6Al4V ist eine Titanlegierung, die aufgrund ihrer hervorragenden Materialeigenschaften in vielen Industriebereichen weit verbreitet ist. Aufgrund seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner Biokompatibilität findet es in vielen Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im High-Tech-Bereich, in der Medizintechnik und in der Chemie verarbeitenden Industrie Anwendung.

Die Optimierung der WAAM-Prozessparameter, die vor der Herstellung eines Teils durchgeführt wird, ermöglicht die Anpassung der Materialeigenschaften. In Kombination mit dem Super Active Wire Process (SAWP) von Panasonic wurden ein stabiler Lichtbogen und minimale Spritzer erreicht. Eine Schweißkabine und zusätzliches Schutzgas Argon (Ar) sorgten für eine inerte Umgebung mit geringem Verschmutzungsgrad. 

Nach der Optimierung der Prozessparameter wurde der Druck physisch vergrößert, indem Modelle für Strategieuntersuchungen gedruckt wurden (Abbildung 1). Die Versuchsphase endete mit der Herstellung eines massiven Blocks (oder „Pre-Build“) für die Zugprüfung in den x-y-z-Richtungen. Vor der mechanischen Prüfung wurde der Pre-Build einer Lösungsbehandlung und Alterung unterzogen.

Waam titanium tests
testing titanium

Abbildung 1. Skalierungsprozess von einzelnen Perlen zu 3D-gedruckten Blöcken

Abbildung 2 zeigt die Ergebnisse der mechanischen Prüfung des Vorbaus. In den Dehnungsergebnissen ist ein typisches anisotropes Verhalten sichtbar. Dies kann durch das durch die Wärmequelle induzierte bevorzugte Kornwachstum verursacht werden. Das Gesamtergebnis zeigt, dass das WAAM-Material vergleichbare mechanische Eigenschaften mit dem 3Dprint AM Ti-5-Draht-Feedstock aufweist.

Nach den mechanischen Tests wurde das endkonturnahe CAD-Modell durch Neukonstruktion des Originalbauteils generiert. Während dieses Vorgangs wurde zusätzliches Material hinzugefügt, um die Bearbeitung des endgültigen Endformdesigns zu ermöglichen.

titanium comparison waam

Abbildung 2. Ergebnisse des Zugtests an vorgefertigtem WAAM Ti6Al4V im Vergleich mit 3Dprint AM Ti-5-Draht-Ausgangsmaterial in xyz-Richtung

Abbildung 3 zeigt das entstandene Bauteil. Interessant ist das Fehlen von Verfärbungen auf dem gesamten Teil, ein Zeichen für eine schadstofffreie Umgebung. Während des Drucks wurden die Prozessparameter mit unserem MaxQ-Überwachungs- und Kontrollsystem (Abbildung 4) für die weitere Datenanalyse aufgezeichnet. Das Werkstück wurde schließlich zur Endbearbeitung an das Netzdesign geschickt. Im Vergleich zur Beschaffung des Bauteils aus einem geschmiedeten Block hat RAMLAB 50% Material eingespart und mit weiteren Verbesserungen ist es möglich, eine Reduzierung um 70% zu erreichen.

Titanium part ded printed

Abbildung 3: Vor dem Fräsen

Titanium part post processing waam Wire Arc Additive Manufacturing

Nach dem Fräsen der Hälfte des Werkstücks

Mit diesem Projekt hat RAMLAB das Potenzial des GMAW-WAAM-Systems beim Drucken von Ti6Al4V-Metallteilen gezeigt. Wir arbeiten mit mehreren Institutionen zusammen, um dieses Thema weiter zu erforschen. Wir haben einen kleinen, aber wichtigen Durchbruch beim GMAW-WAAM von Ti6Al4V-Teilen erzielt und sind damit für unsere Kunden dem Druck von Ti6Al4V-Teilen einen Schritt näher gekommen.

Besonderer Dank geht an unsere Partner: Hittech, AirProducts, Valk Welding, Autodesk, Cavitar, Element, TWI, Voestalpine Böhler Welding und die AMable-Initiative.
Wenn Sie mehr über die additive Fertigung von Titanteilen mit Drahtlichtbogen erfahren möchten, kontaktieren Sie uns.

WAAM machine Monitoring and Control

Abbildung 4: MaxQ, das von RAMLAB entwickelte Überwachungs- und Steuerungssystem