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Länger standhalten

3D-Druck in Metall verlängert Leben von Stahlkonstruktionen

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Der mobile Einsatz stellt praktische Hürden in den Weg

Ermüdungsrisse gehören demnach zu den häufigsten Schäden im Stahlbau. Eine gezielte Verstärkung ist dann deutlich effizienter als der vollständige Ersatz des schadhaften Bauteils. Aber trotz des großen Potenzials von WAAM für diesen Zweck, ist der Weg in die Praxis noch mit Herausforderungen verbunden, wie die Schweizer Forscher anmerken. Denn der metallische 3D-Druck wird derzeit mit industriellen Robotersystemen durchgeführt, die sich bis jetzt leider nur begrenzt transportieren lassen. Beschädigte Bauteile sind j aber meist im Bauwerk verbaut. Sie müssten aber nach heutigem Stand der WAAM-Dinge für eine Reparatur in eine entsprechende Werkstatt gebracht werden, was in der Praxis oft nicht geht. Zwar gibt es erste Ansätze für mobile oder zumindest portable Robotersysteme, doch für einen breiten Einsatz direkt vor Ort sind weitere Entwicklungen nötig, so die Erkenntnis. Dennoch sieht das Forschungsteam Vorteile für Anwendungen, bei denen Bauteile gut zugänglich sind, oder bei Instandhaltungsarbeiten ausgebaut werden können.

Der robotergestützte 3D-Drucker für das WAAM-Verfahren an der Empa in der Schweiz. Man will es vor allem erreichen, dass man defekte und dabei fest verbaute Stahlteile (etwa an Brücken oder anderen Bauwerken) mobil reparieren kann. Um auf das Vierfache könnte man in Sachen Standzeit so kommen. Und das Ganze ist auch noch materialeffizient ...(Bild: Empa)
Der robotergestützte 3D-Drucker für das WAAM-Verfahren an der Empa in der Schweiz. Man will es vor allem erreichen, dass man defekte und dabei fest verbaute Stahlteile (etwa an Brücken oder anderen Bauwerken) mobil reparieren kann. Um auf das Vierfache könnte man in Sachen Standzeit so kommen. Und das Ganze ist auch noch materialeffizient ...
(Bild: Empa)

Effektive Dämpfungssysteme aus dem 3D-Drucker

Außer an der Reparatur beschädigter Bauteile arbeitet das Team um Empa-Forscher Dr. Hossein Heydarinouri aber auch an weiterführenden Konzepten. Die Kombination aus „intelligenten“ Geometrien, metallischem 3D-Druck und neuen Materialien ermögliche es nämlich auch, Metallstrukturen zu fertigen, die unter extremen Belastungen bewusst nachgeben würden, dabei Energie aufnehmen könnten und sich danach möglichst wieder in ihre ursprüngliche Form zurückverwandelten – oder zumindest bleibende Schäden vermeiden ließen. Man denke künftig beispielsweise an metallische Dämpfungselemente gegen Erdbebeneffekte Auch zur Dämpfung von schädlichen Schwingungen bei Brücken oder technischen Anlagen sei das eine Chance. Darüber hinaus sieht Heydarinouri Potenzial für den Maschinenbau – etwa in puncto leichtere, aber hoch belastbare Bauteile. Und besonders dort, wo nur wenige, geometrisch optimierte Komponenten benötigt würden, spiele WAAM seine Stärken aus. Der 3D-Druck sorgt dabei außerdem für eine enorme geometrische Freiheit. Man könne Strukturen demnach gezielt optimieren – etwa um Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig die Tragfähigkeit zu erhalten, oder diese sogar zu optimieren.

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