Die drahtbasierte additive Fertigung entwickelt sich zunehmend zu einer industriell relevanten Alternative zu Pulverbettverfahren (Laser Powder Bed Fusion, L-PBF). Insbesondere bei gro\u00dfvolumigen Bauteilen, speziellen Legierungen oder kostenkritischen Anwendungen spielt sie ihre St\u00e4rken aus: hohe Auftragsraten, einfache Handhabung und Materialeffizienz. Neue Systemgenerationen erm\u00f6glichen nun auch die Pr\u00e4zision und Automatisierung, die f\u00fcr den industriellen Serieneinsatz erforderlich sind.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Pulverbettbasierte Verfahren wie das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (Laser Powder Bed Fusion) gelten seit Jahren als technologische Referenz in der additiven Metallfertigung. Doch bei gro\u00dfvolumigen Werkst\u00fccken, hohen St\u00fcckzahlen oder Speziallegierungen sto\u00dfen sie derzeit noch an physikalische und wirtschaftliche Grenzen. Die Handhabung gro\u00dfer Pulvermengen, die Inertisierung ganzer Prozesskammern und die damit verbundenen Energie- und Sicherheitsanforderungen erh\u00f6hen Aufwand und Kosten. Zudem limitiert die Prozessarchitektur die maximale Bauraumgr\u00f6\u00dfe und erschwert den Einsatz bestimmter Legierungen, die als Pulver nicht immer verf\u00fcgbar oder schwer zu verarbeiten sind.<\/p>\n\n\n\n
Um diesen Problemen auszuweichen, ben\u00f6tigt es innovative Ans\u00e4tze, die Alternativen zum Metallpulver als Ausgangsmaterial er\u00f6ffnen. Mit der Entwicklung bspw. der AconityWIRE <\/em><\/strong>hat etwa die Aachener Aconity3D GmbH eine neue Systemgeneration geschaffen, die das Potenzial drahtbasierter additiver Fertigung konsequent f\u00fcr industrielle Anwendungen nutzbar macht. Das System kombiniert hohe Auftragsraten und Prozessgeschwindigkeit mit der Pr\u00e4zision und Regelbarkeit, die bislang nur aus Pulverbettverfahren bekannt waren. Damit er\u00f6ffnet sich eine Br\u00fccke zwischen den beiden Welten \u2013 von der Forschung bis zur Serienfertigung.<\/p>\n\n\n\n \u201eMit der drahtbasierten Fertigung schlie\u00dft sich die L\u00fccke zwischen hochaufl\u00f6senden Pulverbettverfahren und den klassischen Schwei\u00dfprozessen\u201c, erl\u00e4utert Michael Stockschl\u00e4der, Application Development bei Aconity3D. \u201eDas Laser-Draht-Auftragsverfahren \u2013 kurz Wire-LMD \u2013 kombiniert daf\u00fcr hohe Prozessgeschwindigkeit mit pr\u00e4ziser Schichtf\u00fchrung und exzellenter Materialeffizienz.\u201c<\/p>\n\n\n\n Im Gegensatz zu pulverbasierten Systemen entf\u00e4llt vor allem das aufwendige Pulvermanagement. Als Ausgangsmaterial dienen handels\u00fcbliche Schwei\u00dfdr\u00e4hte, die g\u00fcnstig, leicht verf\u00fcgbar und sicher zu handhaben sind. Dank lokaler Schutzgasstr\u00f6mung kann der Fertigungsprozess nahezu unmittelbar nach dem Einlegen des Substrats gestartet werden, ohne die Notwendigkeit einer gro\u00dfvolumigen Kammer-Inertisierung. Damit verk\u00fcrzt sich die R\u00fcstzeit signifikant, w\u00e4hrend die Prozessstabilit\u00e4t gleichzeitig steigt.<\/p>\n\n\n\n Mit der AconityWIRE<\/em><\/strong> steht eine Maschine zur Verf\u00fcgung, die die Vorteile drahtbasierter Verfahren mit den Anforderungen industrieller Fertigung vereint. Der zylindrische Bauraum von 400 mm Durchmesser und 780 mm H\u00f6he deckt ein breites Anwendungsspektrum ab, wodurch sich sowohl f\u00fcr Forschungseinrichtungen als auch f\u00fcr industrielle Produktionsumgebungen eine Eignung ergibt. Ein sechsgliedriger Roboterarm in Kombination mit einem Schwenk- und Drehtisch erm\u00f6glicht neuartige Prozessstrategien.<\/p>\n\n\n\n \u201eDiese Bewegungsfreiheit ist ein entscheidender Faktor\u201c, so Stockschl\u00e4der. \u201eSie erlaubt es, Geometrien aufzubauen, die mit Pulverbettverfahren kaum realisierbar w\u00e4ren, etwa komplex gekr\u00fcmmte Strukturen, konturnahe Aufbauten oder variable Schichth\u00f6hen in einem einzigen Bauprozess. Dies er\u00f6ffnet wiederum neuartige Gestaltungsm\u00f6glichkeiten f\u00fcr Designer und Konstrukteure.\u201c<\/p>\n\n\n\n Die AconityWIRE<\/em><\/strong> ist konsequent auf Effizienz ausgelegt. Durch hohe Auftragsraten und den nahezu vollst\u00e4ndigen Materialeinsatz lassen sich Bauteile deutlich schneller und kosteng\u00fcnstiger herstellen als etwa im L-PBF-Verfahren. Der Verzicht auf Pulverhandling und Inertisierung reduziert Betriebskosten, Energieverbrauch und Wartungsaufwand erheblich. Gleichzeitig sinken die Anforderungen an den Arbeitsschutz.<\/p>\n\n\n\n Zudem ist das System offen f\u00fcr g\u00e4ngige G-Code-Formate und CAM-Systeme, was die Integration in bestehende Fertigungsabl\u00e4ufe erleichtert. \u201eF\u00fcr viele Anwender kann das auch einen T\u00fcr\u00f6ffner in die additive Fertigung bedeuten\u201c, erkl\u00e4rt Stockschl\u00e4der. \u201eSie k\u00f6nnen mit vertrauten Werkstoffen und Datenformaten arbeiten, ohne vorher eine aufwendige Schulung durchlaufen haben zu m\u00fcssen oder teure Spezialmaterialien vorzuhalten.\u201c<\/p>\n\n\n\n Dar\u00fcber hinaus leistet die Technologie auch einen Beitrag zur Ressourcenschonung. Die nahezu hundertprozentige Materialausnutzung und die Energieeffizienz der Laserquelle f\u00fchren zu einem deutlich kleineren \u00f6kologischen Fu\u00dfabdruck. Dadurch wird die additive Fertigung mit Draht als Ausgangsstoff f\u00fcr Unternehmen, die Nachhaltigkeit als strategisches Ziel verfolgen, auch aus \u00f6kologischer Sicht attraktiv.<\/p>\n\n\n\n Zur Gew\u00e4hrleistung einer hohen Prozessstabilit\u00e4t verf\u00fcgt die AconityWIRE<\/em><\/strong> \u00fcber eine integrierte Sensorik. Dazu z\u00e4hlen Drahtkontakt- und Drahtkraft\u00fcberwachung, eine optionale Pyrometrie zur Emissionsmessung sowie Monitoring-Kameras, die den Prozess kontinuierlich dokumentieren. Die Daten lassen sich in Echtzeit auswerten und dienen der automatisierten Regelung sowie der nachgelagerten Qualit\u00e4tssicherung.<\/p>\n\n\n\n \u201eF\u00fcr viele industrielle Anwender ist die Dokumentation ein wichtiges Kriterium\u201c, betont Stockschl\u00e4der. \u201eDas System ist dazu in der Lage, alle relevanten Prozessparameter aufzuzeichnen und erm\u00f6glicht eine R\u00fcckverfolgbarkeit bis auf Einzelspur-Ebene. Damit wird die Voraussetzung f\u00fcr reproduzierbare Ergebnisse und Zertifizierbarkeit geschaffen, was einen wesentlichen Schritt in Richtung Serieneinsatz darstellt.\u201c<\/p>\n\n\n\n Die AconityWIRE<\/em><\/strong> verarbeitet Standard-Schwei\u00dfdr\u00e4hte im Durchmesserbereich von 0,6 bis 1,2 mm, unter anderem Edelstahl, Inconel, Titan und Aluminium. Eine Besonderheit ist die Multimaterialf\u00e4higkeit, die automatische Drahtwechsel zwischen verschiedenen Werkstoffen erlaubt. Damit eignet sich die Maschine nicht nur f\u00fcr den Aufbau neuer Bauteile, sondern auch f\u00fcr Reparatur- und Remanufacturing-Prozesse, etwa in der Luft- und Raumfahrt oder im Werkzeugbau.<\/p>\n\n\n\n Ein Anwendungsbeispiel zeigt sich an der Reparatur von Turbinenschaufeln, bei denen verschlissene Bereiche additiv neu aufgebaut werden k\u00f6nnen. Auch in der Energietechnik oder im Maschinenbau lassen sich verschlei\u00dfgef\u00e4hrdete Komponenten durch die drahtbasierte additive Fertigung wirtschaftlich instandsetzen. \u201eGerade im Bereich Remanufacturing besteht gro\u00dfes Nutzenpotenzial\u201c, erkl\u00e4rt Stockschl\u00e4der. \u201eVerschlissene Bereiche ansonsten noch einsatzf\u00e4higer Komponenten lassen sich lokal gezielt aufbauen und in den Produktionskreislauf zur\u00fcckf\u00fchren. Dadurch leistet drahtbasierte additive Fertigung einen weiteren wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft.\u201c<\/p>\n\n\n\n In Kombination mit Softwarel\u00f6sungen wie OpenARMS der BCT GmbH<\/a> k\u00f6nnen 3D-Scans geplant und automatisch ausgef\u00fchrt sowie ausgewertet werden. Au\u00dferdem lassen sich auch Reparaturstrategien automatisch berechnen und G-Code-Dateien direkt ausf\u00fchren. So entsteht eine durchg\u00e4ngig automatisierte Prozesskette f\u00fcr additives Fertigen, Reparieren und Beschichten von Bauteilen.<\/p>\n\n\n\n F\u00fcr den industriellen Betrieb erf\u00fcllt die AconityWIRE<\/em><\/strong> hohe Sicherheitsstandards: Eine voll abgeschirmte Prozesskammer, Laserschutzmechanismen, Lichtschranken und integrierte Filter- und Absauganlagen gew\u00e4hrleisten einen sicheren Betrieb. Zudem wird der gesamte Arbeitsbereich kontinuierlich \u00fcberwacht. Ein weiterer Vorteil liegt in der modularen Architektur, die individuelle Anpassungen und Erweiterungen erlaubt.<\/p>\n\n\n\n \u201eDas System bleibt nicht statisch\u201c, betont Stockschl\u00e4der. \u201eEs w\u00e4chst mit den Anforderungen des Anwenders. Zus\u00e4tzliche Sensoren, Softwaremodule oder Automatisierungsfunktionen lassen sich ganz im Sinne einer offenen Maschinenphilosophie jederzeit integrieren.\u201c<\/p>\n\n\n\n Die AconityWIRE<\/em><\/strong> ist die erste DED-Anlage (Directed Energy Deposition) im Produktportfolio von Aconity3D und adressiert damit die L\u00fccke zwischen offener Prozessforschung und robusten Reparatur- bzw. Auftragsprozessen.<\/p>\n\n\n\n Die Anlage erlaubt den\u00a0Eingriff in Prozessparameter (u. a. Laserleistung und Drahtvorschub) sowie den Zugriff auf Roh- und Sensordaten \u00fcber dokumentierte Schnittstellen. Bereits heute ist das System in mehreren Forschungseinrichtungen im Einsatz, unter anderem an der Technischen Hochschule Rosenheim<\/a>, wo etwa additive Reparaturprozesse und Multimaterialaufbauten untersucht werden.<\/p>\n\n\n\n Die AconityWIRE<\/em><\/strong> schlie\u00dft eine technologische L\u00fccke zwischen Pulverbettverfahren und klassischen DED-Systemen. Durch hohe Produktivit\u00e4t, flexible Prozessf\u00fchrung und benutzerfreundliche Integration in bestehende Fertigungsumgebungen bietet sie einen praxisnahen Einstieg in die additive Drahtfertigung. Ihre Offenheit f\u00fcr Materialien, Prozesse und Softwarel\u00f6sungen macht sie zu einer zukunftsf\u00e4higen Plattform f\u00fcr Forschung, Entwicklung und industrielle Serienanwendungen gleicherma\u00dfen. Damit leistet sie einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der additiven Fertigung hin zu mehr Wirtschaftlichkeit, Automatisierung und Nachhaltigkeit.<\/p>\n\n\n\n Autor: Patrick Schulze, Journalistin f\u00fcr WordfinderPr\u00e4zision und Produktivit\u00e4t im Gleichgewicht<\/h2>\n\n\n\n
Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit im Fokus<\/h2>\n\n\n\n
Prozess\u00fcberwachung und Qualit\u00e4tssicherung in Echtzeit<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Werkstoffe, Anwendungen und Automatisierung<\/h2>\n\n\n\n
Sicherheit und modulare Erweiterbarkeit<\/h2>\n\n\n\n
Perspektiven f\u00fcr Forschung und Industrie<\/h2>\n\n\n\n
Fazit<\/h2>\n\n\n\n
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