Welche Arten der Nachbearbeitung sind für WAAM-gefertigte Bauteile erforderlich?

Spannungsarmglühen und Wärmebehandlung

WAAM-gefertigte Bauteile erfordern aufgrund des erheblichen Wärmeeintrags und der daraus resultierenden Eigenspannungen aus dem Lichtbogenschweißprozess eine signifikante thermische Spannungsentlastung. Eine standardisierte Spannungsarmglühung ist zwingend erforderlich, um Verzug zu verhindern und die Maßhaltigkeit zu gewährleisten. Für Stahlkomponenten erfolgt dies typischerweise bei 600-650°C, während Aluminiumteile eine präzise Temperaturkontrolle erfordern, um Kornwachstum zu vermeiden. Viele WAAM-Bauteile durchlaufen auch vollständige Wärmebehandlungszyklen – Normalglühen, Härten und Anlassen – um die erforderliche Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften zu erreichen, insbesondere für hochwertige Anwendungen in den Öl- und Gas- oder Energieerzeugungssektoren.

Umfangreiche Bearbeitung und Oberflächenvorbereitung

Im Gegensatz zu SLM erzeugt WAAM Bauteile mit erheblichen Oberflächenrauheiten, Schichtwellen und Maßungenauigkeiten, die eine umfangreiche CNC-Bearbeitung erfordern, um die endgültigen Abmessungen und Toleranzen zu erreichen. Die raue, abgeschiedene Oberfläche erfordert typischerweise eine Abtragung von 3-5 mm Materialzugabe auf kritischen Flächen. Diese Bearbeitung erfolgt fast immer nach dem Spannungsarmglühen, um die Maßhaltigkeit sicherzustellen. Für innere Merkmale oder komplexe Geometrien sind Tiefbohren und andere spezialisierte Bearbeitungsoperationen häufig notwendig.

Oberflächenveredelungstechniken

Nach der Grob- und Feinbearbeitung werden oft zusätzliche Oberflächenbehandlungen angewendet. Strahlen entfernt Zunder und verbessert die Oberflächengleichmäßigkeit. Für Bauteile unter zyklischer Belastung führt Kugelstrahlen zu Druckspannungen, die die Ermüdungslebensdauer erheblich verbessern. Schleifen und Polieren können auf Dichtflächen oder kosmetischen Bereichen angewendet werden. Für den Korrosionsschutz in Marineanwendungen werden häufig spezielle Beschichtungen oder Passivierungsbehandlungen eingesetzt.

Qualitätsvalidierung und Fehlerbehebung

Umfangreiche Materialprüfung und -analyse ist für WAAM-Bauteile aufgrund potenzieller Fehler wie mangelnder Verschmelzung, Porosität oder Einschlüsse entscheidend. Zerstörungsfreie Prüfverfahren wie Ultraschallprüfung, Radiographie und Magnetpulverprüfung sind Standard. Für kritische Anwendungen kann Heißisostatisches Pressen (HIP) eingesetzt werden, um innere Hohlräume zu schließen, obwohl dies seltener ist als bei pulverbasierten Prozessen. Die abschließende Maßvalidierung stellt sicher, dass das Bauteil nach der umfangreichen Nachbearbeitungssequenz alle spezifizierten Toleranzen erfüllt.