Die Vor- und Nachteile der drahtgeführten additiven Fertigung (WAAM) im Vergleich zur laserbasierten additiven Fertigung
Die Draht-Lichtbogen-Additive Fertigung und die laserbasierte additive Fertigung sind zwei additive Metallfertigungsverfahren, die unterschiedliche industrielle Anforderungen erfüllen. Beide Verfahren erzeugen Schicht für Schicht Metallteile, die der Endform nahekommen, unterscheiden sich jedoch erheblich hinsichtlich Kostenstruktur, Baugeschwindigkeit, Materialform, Energiequelle und erreichbarer Teilequalität. Die Wahl zwischen den beiden Verfahren hängt von Faktoren wie der Teilegröße, der Anwendung, den Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit und der Wirtschaftlichkeit der Produktion ab.
Vorteile der additiven Fertigung mit Drahtlichtbogen
Hohe Abscheidungsraten
WAAM bietet einige der höchsten Abscheidungsraten in der Metall-Additiven Fertigung. Die typische Produktivität reicht von mehreren Kilogramm pro Stunde bis weit über das hinaus, was pulverbasierte Systeme leisten können. Dadurch eignet sich WAAM hervorragend für großformatige Bauteile.
Kostengünstige Materialien
WAAM verwendet Standard-Schweißdraht, der weitaus kostengünstiger ist als die für lasergestützte Systeme erforderlichen Metallpulver. Schweißdraht zeichnet sich zudem durch eine vorhersehbare Handhabung, gleichbleibende Qualität und minimalen Ausschuss aus.
Große Bauvolumina
WAAM-Systeme lassen sich mit mehrachsigen Roboteranlagen auf sehr große Abmessungen skalieren. Dies ermöglicht die Herstellung überdimensionaler oder langer Geometrien, deren Fertigung auf Pulverbettmaschinen schwierig oder unmöglich ist.
Robust und energieeffizient
Die Lichtbogenschweißtechnik hat sich in der Industrie seit Jahrzehnten bewährt. WAAM-Anlagen sind robust, erfordern weniger Wartungsaufwand an den optischen Komponenten als Lasersysteme und bieten eine hohe Energieeffizienz bei der Ablagerung großer Metallmengen.
Starke metallurgische Eigenschaften
WAAM-Teile weisen in der Regel ein dichtes und vollständig verschmolzenes Metall auf, dessen mechanische Eigenschaften für strukturelle Anwendungen geeignet sind. Durch eine nachträgliche Wärmebehandlung lassen sich diese Eigenschaften weiter verfeinern.
Einschränkungen der additiven Fertigung mit Drahtlichtbogen
Geringere Auflösung und Oberflächenbeschaffenheit
Das WAAM-Verfahren erzeugt dickere Schichten als laserbasierte Verfahren. Die Teile müssen in der Regel nachbearbeitet werden, um die endgültigen Toleranzen und die gewünschte Oberflächenqualität zu erreichen.
Wärmezufuhr und Verformung
Das Lichtbogenverfahren erzeugt mehr Wärme als die Laser-Pulverbettfusion. Große Wärmeeinflusszonen können zu Eigenspannungen, Verformungen oder der Notwendigkeit eines Temperaturmanagements zwischen den Durchgängen führen.
Geometrische Komplexitätsgrenzen
Obwohl das mehrachsige WAAM komplexe Formen , sind extrem filigrane Details, dünne Wände oder Gitterstrukturen besser für hochauflösende laserbasierte Systeme geeignet.
Vorteile der laserbasierten additiven Fertigung
Hohe Präzision und feine Details
Laser-Pulverbettfusion bietet eine hervorragende Maßgenauigkeit und die Möglichkeit, komplexe interne Kanäle und leichte Gitterstrukturen zu erstellen.
Hervorragende Oberflächenbeschaffenheit
Die Schichtdicken sind deutlich geringer, was zu glatteren Oberflächen und einem geringeren Bearbeitungsaufwand führt.
Enge Toleranzen
Der Laserprozess eignet sich für Anwendungen, die eine hohe Präzision erfordern, wie beispielsweise Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, medizinische Implantate und komplexe mechanische Teile.
Konsistente Temperaturregelung
Kleinere Schmelzbecken und eine präzise Laserkontrolle sorgen für vorhersagbare Mikrostrukturen und eine hohe Wiederholgenauigkeit.
Einschränkungen der laserbasierten additiven Fertigung
Hohe Kosten für Ausrüstung und Material
Laser-AM-Systeme erfordern kontrollierte Atmosphären, optische Systeme und spezielle Pulver, was die Gesamtproduktionskosten erhöht.
Begrenzte Baugröße
Die meisten Laser-Pulverbett-Fusionssysteme sind auf relativ kleine Bauvolumina beschränkt. Die Skalierung auf sehr große Bauteile ist schwierig.
Langsameres Bauen
Die Abscheidungsraten sind im Vergleich zu WAAM viel geringer, was die Herstellung großer Teile zeitaufwendig und teuer macht.
Überlegungen zum Umgang mit Pulver
Bei Metallpulver gelten Sicherheits-, Kontaminations- und Recyclingvorschriften, die für drahtbasierte Verfahren nicht gelten.
Wann sollte man welche Technologie wählen?
Entscheiden Sie sich für WAAM und MX3D M1- und MX-Systeme , wenn Sie große Bauteile, schnelle Abscheidung, Kosteneffizienz und die Möglichkeit der Bearbeitung nach endgültigen Spezifikationen benötigen. WAAM ist ideal für Branchen wie Schifffahrt, Schwermaschinenbau, Architektur und Energie, in denen die Größe der Teile eine wichtige Rolle spielt.
Entscheiden Sie sich für laserbasiertes AM, wenn die Anwendung feine Details, kleine bis mittelgroße Komponenten, enge Toleranzen, hohe Oberflächenqualität und komplexe interne Merkmale erfordert, wie sie typischerweise in der Luft- und Raumfahrt sowie in medizinischen Anwendungen zu finden sind.
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