Das Lichtbogen-Draht-Auftragschweißen (englisch: Direct Energy Deposition-Arc, Abk. DED-Arc) ermöglicht die schnelle und effiziente Fertigung großer, komplexer Bauteile. Darüber hinaus können bestehende Bauteile – etwa in der Variantenfertigung von Gusskomponenten – durch dieses Verfahren erweitert werden. Allerdings treten prozessbedingt Formabweichungen sowie Gefügeinhomogenitäten und Porositäten auf. Dies führt oft zu einer eingeschränkten mechanischen Belastbarkeit, so dass eine gezielte Nachbearbeitung der Bauteile oder einzelner Funktionsflächen erforderlich ist.
Von besonderem wissenschaftlichen Interesse ist die Wechselwirkung zwischen dem DED-Arc-Prozess, der Wärmebehandlung, der spanenden Fertigung und dem Festwalzen sowie deren jeweiliger Einfluss auf die Randzoneneigenschaften der Bauteile. Ziel des Forschungsprojekts ist es daher, durch eine gezielte Prozesskette aus diesen Fertigungsschritten die lokalen mechanischen Eigenschaften zu optimieren, um vor allem die Schwingfestigkeit zu erhöhen. Dies ist insbesondere für zertifizierungspflichtige Strukturbauteile von großer Bedeutung, da so die geforderten betriebsgerechten mechanisch-technologischen Eigenschaften sichergestellt werden können.
Zur Bewertung der durch die Prozesskette erzielten Effekte werden experimentelle und numerische Methoden kombiniert. Materialanalysen wie Mikrostrukturanalysen, instrumentierte Eindringprüfungen und Computertomographie liefern detaillierte Informationen über die Mikrostruktur und Porosität. Ergänzend kommen numerische FEM-Simulationen zum Einsatz, um die Auswirkungen der Bearbeitungsschritte auf die Randzoneneigenschaften und die globale Bauteillebensdauer vorherzusagen.
Die gewonnenen Erkenntnisse tragen dazu bei, die mechanischen Eigenschaften gezielt zu optimieren und die Anwendbarkeit des DED-Arc-Verfahrens für hochbelastbare Aluminium-Strukturbauteile zu erweitern.
Die Forschenden bedanken sich bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die Förderung des Projekts „Einfluss der mechanischen Randschichtbearbeitung durch Festwalzen auf die Schwingfestigkeit von schweißtechnisch additiv gefertigten Aluminiumkörpern“.
Kontakt:
Für weitere Informationen steht Ihnen Abdallah Abdelmonaem, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover, unter Telefon +49 511 762 18387 oder per E-Mail (abdelmonaem@ifw.uni-hannover.de) gern zur Verfügung.
