Vorrichtung zum additiven Fertigen von metallischen Bauteilen

// Fertigungstechnik // Maschinen- und Anlagenbau // Maschinenbau // Material- und Werkstofftechnik
Ref-Nr: 16758

Einleitung / Abstract

Die erfindungsgemäße Technologie betrifft das Gebiet des Auftragsschweißens, respektive die Additive Fertigung (3D-Druck) von Bauteilen aus Metall.

Hintergrund

Beim Plasma-Lichtbogenschweißen wird ein ionisiertes Gas durch Anlegung einer Spannung in Richtung des Werkstücks beschleunigt. Beim Aufprall der Ionen auf den Werkstückwerkstoff wird die kinetische Energie in Wärme umgewandelt, wodurch der Werkstückwerkstoff und der Zusatzwerkstoff aufgeschmolzen werden. Der verflüssigte Zusatzwerkstoff in Tropfenform bildet die Grundlage für die Additive Fertigung und damit den schichtweisen Aufbau eines drei-dimensionalen Bauteils aus Metall.

Problemstellung

Beim Auftragsschweißen mittels Plasma-Lichtbogenschweißen ist zum Erreichen einer hohen Maßgenauigkeit bei komplizierten Bauteilgeometrien ein konstanter Lichtbogen (Energieeintrag, Auffächerung, Temperatur, etc.) erforderlich. Dies ist mit den Verfahren aus dem Stand der Technik problematisch.

Lösung

Mit Hilfe der neuen Technologie wird ein konstanter Energieeintrag beim Additiven Fertigen mittels Plasma-Lichtbogenschweißen ermöglicht. Dazu werden Prozesskenngrößen am Lichtbogen genutzt. Auf Grundlage der Charakteristik der U/I-Prozessdiagramme wird ein artifizielles, störungsfreies Lichtbogensignal durch die Modellierung von linearen Funktionen gebildet. Damit ist das dynamische Regelverhalten einer Schweißstromquelle dokumentier- und simulierbar. Aus dem Zusammenhang zwischen Lichtbogenlänge und Schweißspannung wird das Regelsignal für eine Höhenschrittregelung generiert.

Vorteile

Höhere Maßgenauigkeit der Bauteile durch konstanten Energieeintrag Verfahren bei komplizierten Bauteilgeometrien einsetzbar Bessere Automatisierbarkeit des Verfahrens sowie einfacherer Aufbau der Steuerungs- und Reglungstechnik

Anwendungsbereiche

Das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Technologie ist die Additive Fertigung (3D-Druck) von Bauteilen aus Metall mittels Plasma-Lichtbogenschweißen.

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