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Aus der Forschung: Additive Fertigung in der zerspanenden Prozesskette (Presseinfo 19. Januar 2018)

Die Roboterschweißzelle ist so ausgelegt, dass sie in die Prozesskette einer spanenden Fertigung integrierbar ist. unten: Mit dem WAAM-Verfahren ist ein schneller Materialauftrag möglich. Fotos: Nico Niemeyer

Wie bindet man ein additives Verfahren wie Auftragschweißen in die Zerspanung ein? Eine Kooperation zwischen dem Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen und der TEWISS GmbH am Produktionstechnischen Zentrum Hannover verspricht Antworten.

Eine am Produktionstechnischen Zentrum (PZH) der Leibniz Universität Hannover geplante und realisierte Roboterschweißzelle kann mit Hilfe des Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM, deutsch: Lichtbogendrahtauftragschweißen) komplette Bauteile aus Stahl oder Aluminium fertigen. Anders als andere additive Verfahren wie etwa das SLM-Verfahren, bei dem in Pulverschichten einzelne Punkte aufgeschmolzen werden, eignet sich dieses WAAM-Verfahren besonders dazu, auch größere Bauteile schnell über den Materialauftrag des aufgeschmolzenen Schweißdrahtes aufzubauen. Ein weiterer Vorteil der Technologie: Man kann auch auf vorhandene Rohlinge aufbauen, so dass nicht grundsätzlich das gesamte Bauteil additiv hergestellt werden muss.

Entstanden ist die Roboterschweißzelle als gemeinsames Projekt des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) und der TEWISS Technik und Wissen GmbH. Beide Einrichtungen sind am PZH ansässig. „Wir wollen die Prozesskette des traditionellen Zerspanens mit den Vorteilen der additiven Fertigung verbinden“, erklärt Professor Berend Denkena, Leiter des IFW. Tatsächlich betreten die Wissenschaftler seines Instituts, indem sie das Auftragschweißen in eine ansonsten spanende, also abtragende Fertigung mit Werkzeugmaschinen und Fräszentren integrieren, Neuland. Das betrifft die Materialkennwerte und Geometrie der additiv gefertigten Bauteile, die für die folgenden, spanenden Bearbeitungsschritte sicher und verlässlich vorliegen müssen, es betrifft die entsprechende Auslegung dieser Folgeprozesse, und natürlich gehört die Frage dazu, auf welche Weise additive Verfahren insgesamt die Prozesskette erweitern können.

Anders als pulverbasierte 3D-Druckverfahren bietet das WAAM-Verfahren drei entscheidende wirtschaftliche Vorteile: Es ist günstiger in der Anschaffung, die komplizierte pulverbedingte „Infrastruktur“ entfällt, und der Prozess ist skalierbar: Er kann auf große Bauräume erweitert werden.

Auch die Roboterschweißzelle selbst ist etwas Neues: „Natürlich gibt es robotergestützte 3D-Drucker, und Roboterschweißen ist auch nicht neu“, erklärt TEWISS-Geschäftsführer Jan Jocker, „unsere Projektingenieure hatten allerdings die Aufgabe, diese Zelle aus der Perspektive einer Werkzeugmaschine aus zu denken und sie mit einer offenen Steuerung und entsprechenden Programmierschnittstellen auszustatten.“ Das ist gelungen – und sowohl TEWISS als auch das IFW freuen sich über das Ergebnis der erfolgreichen Zusammenarbeit.  

Unternehmen, die sich für die Integration eines WAAM-Verfahrens in ihre Fertigungskette interessieren oder dazu Forschungsbedarf sehen, sind herzlich eingeladen, sich mit den Wissenschaftlern des IFW in Verbindung zu setzen. „Wir sind dazu da, Anregungen aus der Praxis aufzunehmen und zu verfolgen“, betont Institutsleiter Denkena, „und freuen uns über Projektpartner für entsprechende Forschungsvorhaben.“

Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen stehen Ihnen Dr.-Ing. Thilo Grove, Bereichsleiter Fertigungsverfahren, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, unter Telefon +49 511 762 2563 oder per E-Mail unter grove@ifw.uni-hannover.de und Dr.-Ing. Jan Jocker, Geschäftsführer der TEWISS GmbH, unter Telefon +49 511 762 19434 oder per E-Mail unter jocker@tewiss.uni-hannover.de gern zur Verfügung.