WAAM-Setup

• Fachliche Zuordnung: Produktionstechnik
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558355768

Dieser Antrag umfasst Einzelheiten zu einem Wire-Arc Additive Manufacturing (WAAM) Setup, einschließlich der notwendigen Zubehörinstrumente und der Anfrage auf Finanzierung von 50 % der Anschaffungskosten. Im Bauwesen eignet sich WAAM hauptsächlich für die großmaßstäbliche Herstellung von metallischen Strukturen und Komponenten. Unsere derzeitigen und zukünftigen Forschungsarbeiten mit diesem Setup zielen darauf ab, WAAM als vielversprechende Fertigungstechnologie zu nutzen, um neuartige Ingenieurlösungen mit verbesserter struktureller Leistung und Funktionalität, höherer Materialeffizienz sowie verringerten Umweltbelastungen und Kosten zu entwickeln, die sowohl neue als auch bestehende Strukturen betreffen. Die WAAM-Technologie bietet mehrere Vorteile, darunter eine hohe Auftragsrate und Benutzerfreundlichkeit, geringere Anfangs- und Betriebskosten (da sie zur Klasse der robotergestützten Schweißmaschinen gehört) sowie eine reduzierte Rohstoffverschwendung dank der Verwendung von Draht anstelle von Pulver. Darüber hinaus eröffnen neue Fähigkeiten wie das Multi-Material-Drucken und das gleichzeitige Auftragen mehrerer Drähte neue Möglichkeiten zur Herstellung fortschrittlicher Strukturen mit maßgeschneiderten mechanischen Eigenschaften und Funktionalitäten zu minimalen Kosten. Dennoch sind diese Besonderheiten und Potenziale noch nicht vollständig ausgenutzt und an den Einsatz im Bauwesen angepasst. Obwohl in den letzten Jahren die mechanischen Eigenschaften von Stahlproben, die durch WAAM hergestellt wurden, anhand von Materialtests untersucht wurden, fehlen zuverlässige Bewertungen der strukturellen Leistung auf Komponentenebene, was Fragen zur Zuverlässigkeit von WAAM-Teilen für reale, großmaßstäbliche Anwendungen offen lässt. Es gibt verschiedene offene Fragen und Herausforderungen, die umfangreiche Untersuchungen erfordern. Darunter das Design und die Optimierung des WAAM-Prozesses, die Einbeziehung von mechanischen und mikrostrukturellen Merkmalen in das Pfadplanungsverfahren und die Optimierung von Strukturen für WAAM. Darüber hinaus ist die Entwicklung und Implementierung des digitalen Zwillings des WAAM-Prozesses entscheidend, um die Qualität und Zuverlässigkeit der gedruckten Teile zu verbessern und das Konzept "First-Time-Right" zu verfolgen. Weiterhin bieten sich neue Möglichkeiten, neuartige intelligente Materialien wie Formgedächtnislegierungen (SMAs) in die WAAM-Technologie zu integrieren, um fortschrittliche Strukturen mit einzigartigen Eigenschaften wie Superelastizität (SE), Formgedächtnis-effekt (SME), hoher Dämpfungskapazität sowie verbesserten Energieabsorption und mechanischer Festigkeit zu entwickeln. Das hier vorgeschlagene WAAM-Setup wird die Forschungspotenziale am Institut für Stahlbau (ISC) (und anderen Arbeitsgruppen) für verschiedene Anwendungen, einschließlich Tragstrukturen von Offshore-Windkraftanlagen, erheblich unterstützen und erweitern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: WAAM-Setup
• Gerätegruppe: 2210 Kunststoffpressen und -spritzgußgeräte
• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Leiter: Professor Dr. Elyas Ghafoori