Die Draht-Lichtbogen-Additive Fertigung (WAAM) wird zunehmend für industrielle, tragende Anwendungen eingesetzt. Um das Materialportfolio weiter auszubauen Materialportfolios hat MX3D erfolgreich Super-Duplex-Edelstahl (ER2594) für WAAM validiert, der für anspruchsvolle Umgebungen wie Offshore, Schifffahrt, Energie und chemische Verarbeitung vorgesehen ist. Der für die Tests verwendete Draht wurde von unserem Partner NovaMetal geliefert.
Um die Produktionsreife zu bestätigen, führte MX3D gemeinsam mit dem Belgischen Schweißinstituts (BWI) ein umfangreiches Qualifizierungsprogramm durch, das Biegeprüfungen, Zugprüfungen, Schlagprüfungen und Röntgenprüfungen an 5 mm und 50 mm WAAM-gedruckten Abschnitten umfasste.
Biegeprüfung: Duktilität über dünne und dicke Abschnitte hinweg
Die Biegeprüfungen wurden gemäß ASME BPVC Abschnitt IX durchgeführt.
- Sowohl die 5-mm- als auch die 50-mm-Proben wurden unter Anwendung der in der Norm festgelegten erforderlichen Dehnungswerte um 180° gebogen.
- Die Sichtprüfung ergab keine Risse oder Oberflächenfehler an keinem der Probenstücke.
Diese Ergebnisse bestätigen eine gleichbleibende Duktilität und eine gute Zwischenlagenhaftung, selbst bei dicken WAAM-gedruckten Super-Duplex-Bauteilen.
Zugprüfung: Festigkeit und Dehnung bestätigt
Zugversuch gemäß ISO 6892-1 (Methode A) durchgeführt, wobei die Proben senkrecht zur WAAM-Baurichtung entnommen wurden.
- Die 5-mm-Proben wiesen Streckgrenzen von etwa 550 MPa und Zugfestigkeiten von etwa 760 MPa und Dehnungswerte von über 30 % .
- Die 50-mm-Proben wiesen sogar noch höhere Festigkeitswerte auf, mit Streckgrenzen von etwa 580 MPa und Zugfestigkeiten von bis zu 850 MPa und Dehnungswerten von etwa 35 % .
Alle Ergebnisse wurden als akzeptabel eingestuft und zeigten eine stabile mechanische Leistung über alle Querschnittsdicken hinweg.
Makroskopische Untersuchung
Die mikroskopische Untersuchung bestätigte eine gleichmäßige Duplex-Mikrostruktur ohne abnormale Phasen oder Zwischenschichtdefekte, was auf eine stabile WAAM-Verarbeitung hinweist und die gemessene mechanische Leistung bestätigt.
- 5 mm
- 50 mm
Schlagprüfung: Zähigkeit weit über die Anforderungen hinaus
Charpy-V-Kerbschlagversuche wurden an 50 mm großen WAAM-Superduplex-Proben bei –40 °C gemäß ASTM SA-370 und ASME BPVC Abschnitt IX durchgeführt.
- Die erforderliche Mindestaufprallenergie betrug 27 J. Die gemessenen Werte lagen zwischen etwa 94 J bis 158 J , wobei der Durchschnitt deutlich über 100 J .
- Ein repräsentativer Wert von 119 J zeigt deutlich, dass das WAAM-Material die Anforderungen bei weitem übertrifft.
Diese Ergebnisse bestätigen die hervorragende Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen für WAAM-gedrucktes Super-Duplex-Material.
Röntgenprüfung: Interne Qualität geprüft
Sowohl dünne als auch dicke WAAM-Abschnitte wurden einer radiografischen (Röntgen-)Prüfung unterzogen. Die Prüfungen bestätigten eine hohe innere Materialqualität, vergleichbar mit der von gegossenen oder geschmiedeten Super-Duplex-Bauteilen, wobei keine kritischen Fehler festgestellt wurden.
Was dies für die industrielle WAAM-Technologie bedeutet
Die erfolgreiche Qualifizierung von Super-Duplex-Edelstahl zeigt, dass WAAM hochfeste, korrosionsbeständige und robuste Komponenten im industriellen Maßstab liefern kann.
Mit seiner bewährten Leistungsfähigkeit bei mechanischen Tests und Prüfungen eignet sich WAAM-gedrucktes Super-Duplex-Material gut für Offshore-, Schifffahrts- und Energie und chemische Verarbeitung und bietet eine robuste Alternative zu herkömmlichen Fertigungsmethoden, auch dank der rund um die Uhr verfügbaren Print-on-Demand-Service und M1- und MX-Systeme .
