|
7875 |
|
Thursday, September 14, 2023, Berlin 11:30 AM Additive Fertigung - Lichtbogen- und EB-Schweißen |
|
Wire Arc Additive Manufacturing - Herstellen großer Spiralfedern |
|
Stefan Gerbes* / Hugo Kern & Liebers GmbH & Co. KG, Deutschland Benjamin Hertweck / Hugo Kern und Liebers GmbH & Co. KG,, Deutschland |
|
Für die Herstellung von speziellen Produkten in kleinen Stückzahlen hat man oft das Problem der Beschaffung von Vormaterial in kleinen Mengen und kurzen Lieferzeiten sowie der Bereitstellung von meist teuren Werkzeugen. An dieser Stelle ist die Additive Fertigung eine gute Option. In dem hiermit betrachteten Beispiel geht es um eine Spiralfeder, die aus einem gehärteten Federstahl besteht und in etwa die Größe einer DIN A4 Seite sowie ein Gewicht von fast 3,5 kg hat. Im Vortrag wird beschrieben, wie diese Feder im WAAM Verfahren (Wire Arc Additive Manufacturing) geschweißt und durch Fräsen und Wärmebehandlung fertiggestellt wurde. Im weiteren wird die WAAM Feder mit einer konventionell hergestellten Serienfeder gleicher Geometrie verglichen. Dabei stellt sich heraus, dass die Belastbarkeit der WAAM Feder im statischen Fall weit über den erforderlichen Drehwinkel hinaus bis zur plastischen Verformung gegeben ist. Im Vergleich der Drehmomente wurde ein grundsätzlich ähnlicher Verlauf beobachtet. In einem nächsten Punkt des Vortrags wird eine kurze Analyse der Stoffwerte der geschweißten und vergüteten Materialstruktur dargestellt. Die Werte für E-Modul, Zugfestigkeit und Streckgrenze wurden an im gleichen WAAM Verfahren hergestellten Probekörpern im Labor ermittelt. In dieser Untersuchung wurden Werte gefunden, die konventionell hergestellten Material selbst bei Anwesenheit kleinerer Inhomogenitäten völlig entsprechen. Aus diesen Werten können im Folgenden die Stoffwerte für weitere WAAM Strukturen aus der gemessenen Härte abgeschätzt werden. Abschließend wird in einem weiteren Beispiel der Einfluss verschiedener Ausführungen der WAAM Federn demonstriert. Dabei wird untersucht, ob die kostenintensive spanende Nachbearbeitung für die Federeingenschaften signifikanten Einfluss hat. In Vergleichender Untersuchung wird gezeigt, dass in Abhängigkeit der Ausführung die Verläufe für das Drehmoment der Spiralfeder mehr oder weniger nahe an die nachbearbeitete Ausführung herankommen. Als Ausblick wird ausgeführt, wo die Limitierungen solcher Federn in der Dauerfestigkeit liegen. |