Der Aufschwung in der Additive Manufacturing Industrie hat die Grenzen der Schweisstechnik als reinen Fügeprozess um die generative Fertigung erweitert. Um die heutigen hohen Anforderungen zu erfüllen, bietet Linde eine breite Palette an Schutzgaslösungen zum Erhalt sowie zur Feinabstimmung der Materialeigenschaften.
Dieser neue Prozess basiert auf Lichtbogen- sowie Plasma-Lichtbogen-Schweissen und nutzt Drähte als Ausgangswerkstoff. Diese werden bereits seit Jahrzehnten verwendet und jetzt an die Bedürfnisse des Additive Manufacturing angepasst. Metall-Schutzgas- (MIG/MAG) und Plasmaschweisstechniken werden zum Schmelzen der Zusatzwerkstoffe eingesetzt, mit denen 3D-Komponenten Lagenweise aufgebaut werden.
Die Vorteile des Additive Manufacturing mit der Lichtbogen- und Plasmaschweisstechnik sind offensichtlich: Es sind keine komplexen Werkzeuge und Anlagen erforderlich, was bedeutet, dass die Investitionskosten gering, die Ergebnisse jedoch absolut überzeugend sind. Auf diese Weise hergestellte Metallobjekte bestechen durch ihre strukturelle Integrität und Formgenauigkeit. Da es zudem möglich ist, leichte Komponenten aus teuren Materialien wie Aluminium und Titan ohne Materialverluste , die bei Zerspanungstechniken erheblich sind, zu produzieren, rückt das Additive Manufacturing mit Lichtbogen und Plasmaschweisstechnik für viele Branchen in den Mittelpunkt des Interesses, insbesondere für die Bereiche Raumfahrt, Automobil oder Medizin. Hinsichtlich Kosteneffizienz übertrifft diese Technologie andere generative Fertigungsprozesse wie Laserstrahlschweissen und Elektronenstrahlschweissen.
Wie beim Standard-MIG/MAG-Schweissen wird Metalldraht zugeführt, der im Lichtbogen schmilzt, um direkt den lagenweisen Aufbau auf dem Substrat zu generieren. Prozesse mit geringerer Wärmezufuhr, die im Kurzlichtbogen arbeiten, werden aufgrund der Wärmeempfindlichkeit der meisten beim Additive Manufacturing eingesetzten Materialien bevorzugt. Schutzgase schützen Schmelze und das heisse Metall vor der Umgebungsluft und damit vor Oxidation.
Luft, Kohlenwasserstoffe und Feuchtigkeit in der Wärmeeinflusszone führen zu Prozessunstabilitäten und damit zu schlechten Ergebnissen. Um die chemische Reaktion zu verhindern, die eintritt wenn das erhitzte Metall mit Elementen wie Sauerstoff und Stickstoff in Kontakt kommt, werden Schutzgase eingesetzt die Elektrode, Schmelzbad und Wärmeeinflusszone vor Reaktionen mit der Umgebungsluft schützen und die Beeinträchtigungen durch die chemische Reaktion verhindern. Durch den Einsatz von Schutzgasen bleiben die metallurgischen Eigenschaften der Komponenten erhalten oder werden in manchen Fällen sogar verbessert.
Argon, Helium und deren Gemische sind die bevorzugten Prozessgase im Additive Manufacturing mit MIG/MAG- und Plasma-Schweisstechniken. Zur Feinabstimmung der Materialeigenschaften können aktive Komponenten wie CO2, O2, N2 oder H2 zugesetzt werden. Dank seiner langjährigen Expertise bei allen Schweiss-, Schneid-, Wärm- und Beschichtungsanwendungen kann Linde Sie bei der Auswahl der richtigen Gase und Gemische für Ihr spezielles Additive Manufacturing-Projekt in der Schweisstechnik unterstützen. Mit unseren Produktfamilien CORGON®, CRONIGON® und VARIGON® bieten wir eine ganze Palette an erprobten MIG/MAG-Schutzgasen. Unsere Gemische wurden speziell konzipiert, um Ihnen sämtliche Vorteile, wie Kontinuität, Geschwindigkeit und Formgebungsfreiheit, zu sichern, kombiniert mit der Zuverlässigkeit automatisierter Schweissprozesse und der Flexibilität und Kontrolle manueller Schweissverfahren.
In Zusammenarbeit mit einem Forschungsteam des Instituts für Produktionstechnik an der Technischen Universität Ilmenau (Deutschland) wurde eine neuartige Kühlstrategie im Kontext des Additive Manufacturing getestet, um die Einwirkung grosser Hitze in den oberen Schichten des Werkstücks zu verhindern. Es wurden experimentelle Versuche mit Argon, Wasserstoff und Stickstoff durchgeführt, die einen signifikanten Einfluss des Kühlgases auf die Temperatur während des MSG-Prozesses beim Additive Manufacturing belegen. Die besten Ergebnisse wurden mit Stickstoff und Wasserstoff erzielt, die einen äusserst effektiven Kühlprozess ermöglichten. Somit können Korngefüge und Korngrösse mit Hilfe der Gaszusammensetzung zu einer homogenen Mikrostruktur modelliert werden.
Da Auftragsbedingungen wie Temperatur und Schutzatmosphäre für die Schichtqualität von entscheidender Bedeutung sind, können unsere Anwendungsexperten Sie bei der Auswahl des Schutzgases, des erforderlichen Schutzgasdurchsatzes und anderen Betriebsparametern beraten, die am besten für Ihre Bedürfnisse geeignet sind. Zudem erhalten Sie Unterstützung bei Anlagen- und Gasmanagementservices. Gerne unterstützen wir Sie bei der Optimierung aller gasrelevanten Verfahren. Zudem bieten wir Sicherheitsschulungen sowie präventive Wartung an.
