Forschung Roboterzelle für das additive Verfahren WAAM

Die Roboterzelle, die im WAAM-Verfahren arbeitet, besitzt eine offene Steuerung und entsprechende Programmierschnittstellen.

Eine am Produktionstechnischen Zentrum (PZH) der Leibniz Universität Hannover geplante und realisierte Roboterschweißzelle kann mit Hilfe des Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM, deutsch: Lichtbogendraht-Auftragschweißen) komplette Bauteile aus Stahl oder Aluminium fertigen. Das WAAM-Verfahren eignet sich dazu größere Bauteile schnell über den Materialauftrag des aufgeschmolzenen Schweißdrahtes aufzubauen. Außerdem kann man 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 Prof. Berend Denkena, Leiter des IFW. Tatsächlich betreten die Wissenschaftler seines Instituts Neuland, indem sie das Auftragschweißen in eine ansonsten spanende, also abtragende Fertigung mit Werkzeugmaschinen und Fräszentren integrieren. 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.

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Anders als pulverbasierte 3D-Druck-Verfahren bietet das WAAM drei entscheidende wirtschaftliche Vorteile: Es ist günstiger in der Anschaffung, eine komplizierte pulverbedingte Infrastruktur entfällt und der Prozess ist auch auf große Bauräume skalierbar. Allerdings ist eine Nachbearbeitung notwendig, sobald glatte Oberflächen gefragt sind. Auch die Roboterschweißzelle selbst ist etwas Neues: „Natürlich gibt es robotergestützte 3D-Drucker, und Roboterschweißen ist 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.“

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