Integration von additiver Fertigung und Zerspanung

WAAM-Verfahren ermöglicht eine schnelle Fertigung

Eine Kooperation zwischen dem Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) und der Tewiss GmbH am Produktionstechnischen Zentrum Hannover (PZH) zeigt, wie additive Fertigungsverfahren mit der Zerspanung integriert werden können.

Aus der Kooperation entstand eine Roboterschweißzelle, die ganze Bauteile aus Stahl oder Aluminium fertigen kann. Das dabei angewandte Verfahren ist das sogenannte „Wire Arc Additive Manufacturing“ (kurz: WAAM), zu Deutsch: Lichtbogendrahtauftragschweißen.

Dieses Verfahren eignet sich vor allem für größere Bauteile, da im Gegensatz zum beispielsweise SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) nicht einzelne Punkte aufgeschmolzen werden. Zudem kann auch auf vorhandene Rohlinge aufgebaut werden, so dass nicht das gesamte Bauteil additiv hergestellt werden muss.

Klassische Zerspanung weiterdenken

Prof. Berend Denkena, Leiter des IFW, sagte zu der Kooperation: „Wir wollen die Prozesskette des traditionellen Zerspanens mit den Vorteilen der additiven Fertigung verbinden.“ Die Integration des Auftragschweißen mit Werkzeugmaschinen und Fräszentren ist selbst für die Wissenschaftler des Institutes neu. Dabei müssen die Forscher einige Fragen beantworten: von den Materialkennwerten, der Geometrie der Bauteile, über die Folgeprozesse bis hin zu den additiven Verfahren, die die Prozesskette erweitern können.

Aus wirtschaftlicher Sicht bietet das WAAM-Verfahren gegenüber pulverbasierten 3D-Druckverfahren weitere Vorteile. Neben den günstigen Anschaffungskosten, entfällt auch die komplizierte pulverbedinge „Infrastruktur“. Außerdem ist der Prozess skalierbar und kann auf große Bauräume erweitert werden.

„Natürlich gibt es robotergestützte 3D-Drucker, und Roboterschweißen ist auch nicht neu“, so Jan Jocker, Geschäftsführer von Tewiss. Aber: „Unsere Projektingenieure hatten allerdings die Aufgabe, diese Zelle aus der Perspektive einer Werkzeugmaschine aus zu denken und sie mit einer offenen Steuerung und entsprechenden Programmierschnittstellen auszustatten.“