Entwicklung einer additiven Herstellungsmethode für Verbundstrukturen mittels MSG-Lichtbogentechnik

Vorhabenbeschreibung:

Besonders in den Märkten der Kraftwerktechnik, aber auch des Maschinen- und Werkzeugbaus bilden deutsche kmU die gesamte Lieferkette über das Halbzeug und die Anlage bis zum Endbauteil ab. Der Bedarf nach einer Verringerung der Lieferzeiten zur Vermeidung hoher Folgekosten ist häufig ausschlaggebend und erfordert kostengünstige Technologien zur Herstellung geringer Losgrößen (Laufräder, Armaturen etc.). Während die Herstellung über das Urformen und dann Auftragschweißen zeit- und kostenintensiv aufgrund der einzusetzenden Werkzeuge ist, bieten additive Verfahren hier ein hohes Potenzial, um auch Verbundstrukturen herzustellen. Bislang haben sich werkzeuglose Formgebungsverfahren mittels Laserstrahlung etabliert, auch wenn die robuste und in vielen kmU der Schweißtechnik bekannte Kurzlichtbogentechnik einen geringeren Invest (5-10 fach) und eine höhere Produktivität (bis 5 kg/h) erlauben. Somit trägt das Vorhaben bei, zum einen Hersteller und Dienstleister in den genannten Märkten zu stärken und eine Diversifizierung des Produktportfolios für mittelständische Systemhäuser der Schweißtechnik anzubieten. Die Herausforderung besteht hier, Bauteile herzustellen, die homogene Eigenschaften und Gefüge über den Schichtaufbau aufweisen. Darüber hinaus ist bei gleichzeitiger Herstellung eines Verbundes, die Reihenfolge ausschlaggebend für Verzug und Maßhaltigkeit. An dieser Stelle setzt das Vorhaben an, eine Strategie zum additiven Herstellen von Verbundbauteilen mittels Metall-Schutzgas-Lichtbogentechnik zu entwickeln. Dem verfolgten Ansatz liegt zu Grunde, dass homogene Eigenschaften im Bauteil nur dann vorliegen, wenn es gelingt, ein werkstoffspezifisches T-t-Régime einzustellen. D.h., dass durch die Prozessführung am MSG-Lichtbogen nicht nur die geometrischen Merkmale der aufzubringenden Schicht beeinflusst werden, sondern auch das Abkühlverhalten der darunterliegenden Schichten maßgeblich und somit auch die Homogenität und Maßhaltigkeit des Bauteils beeinflusst werden.