Gefertec aus Berlin hat ein industrielles 3D-Drucksystem für Metallteile entwickelt, das ein äußerst etabliertes Material mit einer äußerst etablierten Verarbeitungstechnik kombiniert: Metalldraht und Schweißen. Das gewährleistet die Flexibilität bei der schichtweisen Herstellung von komplexen Bauteilen, ist aber bedeutend schneller als die Verfahren, die die Bauteile mit Metallpulver und Laserschmelztechnik aufbauen. Zusammen mit dem Industriegaseanbieter Linde, MT Aerospace und Fraunhofer untersucht Gefertec jetzt die Auswirkungen unterschiedlicher Schweiß- und Umgebungsgase auf die hergestellten Teile.
Schweißnaht für Schweißnaht zum fertigen Bauteil
Der Clou beim 3D-Drucken insgesamt: Komponenten werden
nicht aus einem Block des Ausgangsmaterial herausgefräst oder aus einem Blech geformt. Sie werden Punkt für Punkt, scheibchenweise aufgebaut. Das ermöglicht zum Beispiel filigrane Gerüststrukturen innerhalb einer geschlossenen Metallkugel.
Stand der Technik ist derzeit der Aufbau solcher Teile in einem Pulverbett. Hochleistungsläser schmelzen in einer planen Fläche von winzigen Metallpartikeln eine Schicht des gewünschten Bauteils. Darauf wird eine neue Schicht loser Matellpartikel aufgebracht, die die Laser wieder an den gewünschten Stellen schmelzen und so mit der ersten gelaserten Schicht verbinden. Die nicht gelaserten Partikel bleiben unverbunden und werden später ausgeblasen.
Gefertec setzt bei seineem 3D Metal Printing-Verfahren (3DMP) Metalldraht statt -pulver, Lichtbogenauftragsschweißgerähte statt Laser ein. Vorteil: Draht ist so gut wie in allen Metallen und Legierungen vergleichsweise kostengünstig verfügbar, der Auftrag der einzelnen Schweißnaht ist schneller als das Pulverschmelzverfahren und der Materialausschuss ist äußerst gering. So lassen sich auch größere Teile mit bis drei Kubikmetern Volumen kosteneffizient fertigen. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens, so Arvid Eirich, Technical Project Manager, Deutsche Bahn AG: “Dadurch, dass dieses Verfahren im Kern ein klassisches Schweißverfahren ist, gibt es dafür auch schon Standards und Normen. So können sicherheitskritische Bauteile schneller qualifiziert und in Einatz gebracht werden.”
Volle Kontrolle über Schweißgas und umgebende Atmosphäre
Der eigentliche “Druck-Vorgang” findet innerhalb einer geschlossenen Maschine statt. Hier lassen sich die Bedingungen komplett kontrollieren. Zusammen gehen die vier Unternehmen jetzt daran, den Einfluss unterschiedlicher Schweiß- und Umgebungsgase auf unterschiedliche Ausgangsmaterialien zu testen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Werkstoff Titan, der vielfach in Luft- und Raumfahrt zum Einsatz kommt und vergleichsweise teuer ist.
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