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Durchbruch in Sicht Mit Pulver gefüllte Drähte erzeugen Werkzeugstahl additiv

Von Dipl.-Ing. Dorothee Quitter 1 min Lesedauer

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Ruhr-Universität Bochum
Fastems Systems GmbH
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Wire-Arc Additive Manufacturing (WAAM) ist schnell, materialeffizient und durch handelsübliche Metalldrähte kostengünstig. Werkzeugstähle sind bislang kaum dabei. Ein Forschungsprojekt an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) soll das ändern und hochbeanspruchte Stanz- und Umformwerkzeuge ermöglichen.

Ein im Wire-Arc Additive Manufacturing gefertigtes Bauteil.(Bild: D.Quitter - VCG)
Ein im Wire-Arc Additive Manufacturing gefertigtes Bauteil.
(Bild: D.Quitter - VCG)

Das Wire-Arc Additive Manufacturing basiert auf dem Metall-Schutzgasschweißen. Die nötigen Ausgangsstoffe sind relativ günstige Metalldrähte. Um aber auch hoch beanspruchte Stanz- und Umformwerkzeuge mit diesem wirtschaftlichen 3D-Druck-Verfahren herstellen zu können, sind Drähte aus hochlegiertem Werkzeugstahl nötig. Diese hartphasenreichen und deshalb hochfesten Werkstoffe können jedoch oft nicht so zu Drähten gezogen werden, dass sie die geringen Durchmesser für diese Art der additiven Fertigung haben.

Hart-zähe Legierung bildet sich direkt bei additiver Fertigung

Das Projekt EWA (Entwicklung kohlenstoff-martensitischer Werkzeugstähle für die additive Fertigung hoch beanspruchter Umformwerkzeuge mittels Wire-Arc Additive Manufacturing) der RUB verfolgt einen neuen Ansatz. Dieser basiert darauf, dass dünne, pulvergefüllte Drähte mit einem Außendurchmesser von mindestens 1,2 Millimetern genutzt werden. Wie die RUB mitteilt, sorgen diese Fülldrähte, durch die im Innern des Drahts erzeugte Legierungszusammensetzung für eine erweiterte Anwendungsfexibilität. Diese Pulverfüllung verflüssige sich nämlich direkt beim Schweißen. Der Vorteil ist, dass die Legierung nicht zuvor klassisch aus der Schmelzephase erzeugt werden muss, um sie dann mittels Rundkneten und Drahtziehen erst noch auf den benötigten Drahtdurchmesser zu ziehen, wie es weiter heißt.

Es gibt aber auch noch andere WAAM-Projekte

Das Forschungsprojekt der RUB ist aber nicht das einzige Vorhaben, bei dem an Fülldrähten für das WAAM-Verfahren geforscht wird. Im Verbundprojekt Toolprint haben bereits die Partner Gefertec, Hermann Fliess, SWM Werkzeugfabrik, Fraunhofer IPK und das IFW Jena untersucht, wie hochbelastete Randschichten von im WAAM-Verfahren gefertigten Entgratwerkzeugen mittels hochlegiertem Fülldraht erreicht werden:

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