ワイヤアーク積層造形(WAAM)は、その極めて高い堆積速度と非常に大規模な部品を製造する能力によって根本的に差別化されています。ワイヤ材料を溶融するために電弧(MIG、TIG、PAW)を利用するWAAMは、1-10 kg/時の速度で材料を堆積することができ、選択的レーザー溶融(SLM)などの粉末床溶融結合法(PBF)の速度を大幅に上回ります。これにより、構造フレーム、大型金型、船舶およびエネルギー用途の部品など、メートル単位で測定される巨大な部品の製造や修理に特に適しており、他の3Dプリント手法では極めて遅いか、チャンバーサイズによって制限されてしまいます。
大型部品において、WAAMとレーザーを用いた粉末床溶融結合法(例:SLMによる超合金3Dプリント)の選択は、精度と速度/規模の間の直接的なトレードオフを伴います。
解像度と表面仕上げ: SLMは、優れた寸法精度、微細な形状、比較的良好な表面仕上げを機械から直接得られる部品を生産します。WAAM部品は特徴的な波状の層状表面を持ち、解像度がはるかに低く、最終的な寸法と公差を達成するためには、その後の大規模なCNC加工が必要です。
材料と特性: SLMは微細な予備合金粉末(例:316L、Ti-6Al-4V)で動作し、優れた機械的特性を提供します。WAAMは標準的な溶接ワイヤを使用し、これはより経済的で、幅広い構造用合金に利用可能です。WAAMの材料特性は良好ですが、より異方性が強く、溶接金属に似ており、注意深いプロセス制御が必要です。
WAAMは、従来の方法や他の指向性エネルギー堆積(DED)技術とも著しく対照的です。
鋳造・鍛造との比較: 大型の一品物または少量生産部品において、WAAMは、真空精密鋳造や超合金精密鍛造で必要とされる高価な金型やダイスを不要にします。より大きな設計の自由度を提供しますが、最も重要な回転部品に対する高級鍛造品の超高機械的特性や表面仕上げには及びません。
レーザー/粉末DED(例:LENS)との比較: レーザーベースのDEDと比較して、WAAMは大規模な堆積に対してより高速で費用対効果が高いですが、精度は低く、熱入力は高くなります。レーザーDEDは、微細な形状の追加や既存部品の精密な修理を行うのに適しています。
大型WAAM部品の総コストとタイムラインは、後処理に大きく影響されます。積層段階は高速ですが、ニアネットシェイプの出力には大規模な除去加工が必要であり、これがリードタイムとコストの大部分を占める可能性があります。これは、加工が重要なインターフェースに限定されることが多いSLMとは対照的です。さらに、WAAM部品は通常、大きな残留応力を緩和するために熱処理を必要とし、内部品質が重要な場合はホットアイソスタティックプレス(HIP)も有益です。したがって、WAAMは、その速度の利点が大規模な後処理のコストを上回る、大型で中程度以下の複雑さの部品において、最も経済的に有利です。