Materialforschung Pulvergefüllte Drähte für flexible Legierungen

Manche Werkstücke lassen sich mit herkömmlichen Methoden wie dem Gussverfahren nicht gut fertigen. Dann bietet sich ein additives Fertigungsverfahren an, zum Beispiel das Auftragschweißen. Dieses Verfahren zu optimieren ist Ziel des Projekts EWA, kurz für „Entwicklung kohlenstoff-martensitischer Werkzeugstähle für die additive Fertigung hochbeanspruchter Umformwerkzeuge mittels Wire-Arc Additive Manufacturing“. Ausgangsstoff sind dabei dünne, pulvergefüllte Drähte. Sie werden zu Stanz- und Umformwerkzeugen additiv verarbeitet. Das Projekt am Lehrstuhl Werkstofftechnik der Ruhr-Universität Bochum unter Leitung von Prof. Dr. Sebastian Weber wird im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Es startet mit einer Kick-Off-Veranstaltung am 22. Juni 2023.

Schweißen ohne Rundkneten und Drahtziehen

Das sogenannte Wire-Arc Additive Manufacturing, kurz WAAM, basiert zu großen Teilen auf dem Metallschutzgasschweißen. Die Ausgangsstoffe sind kostengünstige Metalldrähte. Im Projekt EWA werden sogenannte Fülldrähte verwendet: mit Metallpulver gefüllte Röhrchen mit einem Außendurchmesser von mindestens 1,2 Millimetern. „Diese Fülldrähte erlauben eine hohe Flexibilität in der direkt im Fülldraht erzeugten Legierungszusammensetzung“, erklärt Ulf Ziesing vom Projektteam an der Ruhr-Universität. „Durch die Pulverfüllung, die sich direkt beim Schweißen verflüssigt, muss nicht zuvor eine Schmelze erzeugt werden, die mittels Rundkneten und Drahtziehen erst noch auf den benötigten Drahtdurchmesser reduziert werden muss.“ Hartphasenreiche und hochfeste Werkstoffe können oft nicht zu den geringen Durchmessern der Drähte gezogen werden. In Pulverform lassen sie sich dennoch herstellen. Zudem ist das Verfahren schnell und hat eine günstige CO₂-Bilanz.