Warum werden Inconel-, Hastelloy- und Titanlegierungen im WAAM eingesetzt?

Materialauswahl für WAAM

Bei der Drahtlichtbogenadditiven Fertigung (WAAM) wird die Materialwahl durch mechanische Leistung, Schweißbarkeit und Hochtemperaturstabilität bestimmt. Legierungen wie Inconel 718, Hastelloy X und Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V vereinen gute Lichtbogenstabilität mit Widerstandsfähigkeit gegen Verzug und Oxidation. Dies macht sie für die schichtweise Abscheidung geeignet, ohne die strukturelle Integrität zu beeinträchtigen.

Nickelbasislegierungen wie Inconel und Hastelloy behalten bei Temperaturen über 800 °C eine hohe Zugfestigkeit. Ihre Schweißbarkeit und kontrolliertes Erstarrungsverhalten ermöglichen es WAAM, vollständig dichte Bauteile mit minimaler Rissbildung zu erreichen. Diese Legierungen werden häufig in Turbinengehäusen, Brennkammerauskleidungen und Hochdruckkanälen eingesetzt, oft gefolgt von Nachbearbeitungsbehandlungen, um die Ermüdungsbeständigkeit zu verbessern.

Titanlegierungen für Leichtbaustrukturen

Titanlegierungen bieten das beste Festigkeits-Gewichts-Verhältnis für WAAM-Anwendungen, bei denen Gewichtsreduzierung entscheidend ist – insbesondere in Luft- und Raumfahrtanwendungen. Legierungen wie Ti-6Al-4V weisen eine ausgezeichnete Schichthaftung und geringe Eigenspannungen auf, was die Herstellung großer, nahezu endkonturnaher Strukturen ohne übermäßige Verformung ermöglicht. Sie können effizient durch CNC-Bearbeitung fertigbearbeitet werden, um Toleranzanforderungen zu erfüllen.

Für anspruchsvolle Umgebungen, die Kriech- und Oxidationskontrolle erfordern, können sowohl Nickelbasis- als auch Titanlegierungen durch den Einsatz von Wärmedämmschichten weiter optimiert werden, um die Lebensdauer zu verlängern.

Anwendung und Leistung

Die Kombination von WAAM mit diesen Materialien ermöglicht eine kosteneffiziente Produktion großer Komponenten, die schwer oder unwirtschaftlich zu schmieden oder zu gießen wären. Branchen wie Energieerzeugung und Öl und Gas profitieren von korrosionsbeständigen Hastelloy-Strukturen, während die Luft- und Raumfahrt auf Titan und Inconel für leichte, aber hochtemperaturbeständige Baugruppen setzt. Diese Legierungen bieten ein stabiles Prozessfenster für WAAM und unterstützen eine starke metallurgische Bindung mit minimaler Porosität.