3D-Drucken im Stahlbau mit dem automatisierten Wire Arc Additive Manufacturing

Der 3D-Druck metallischer Bauteile im Pulverbettverfahren findet bisher überwiegend in der Luft- und Raumfahrt oder im Maschinenbau Anwendung. Für die Fertigung von strukturellen Großbauteilen, wie sie im Stahlbau zum Einsatz kommen, sind die Laser-Pulver-basierten additiven Fertigungsverfahren derzeit zu teuer, um einen wirtschaftlichen Einsatz in Aussicht zu stellen. Hier kann das Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) eine Möglichkeit bieten, den 3D-Druck von großen Stahlkomponenten zu verwirklichen. Das Verfahren, auch als “formgebendes Schweißen” bekannt, ist in Kombination mit flexibler Robotertechnik und energiearmen Schweißprozessen für das Bauwesen interessant; denn nicht nur durch extrem große Gestaltungsmöglichkeiten, sondern auch durch die Digitalisierung und Einbindung in die computergestützten Entwurfs-, Planungs- und Herstellungsprozesse eröffnen sich neue Möglichkeiten für den Stahlbau. Zudem ist es insbesondere für die Fertigung von belastungsoptimierten Bauteilen sehr gut geeignet. Im Beitrag werden die derzeitigen und künftigen Anwendungsfelder, die Merkmale der Fertigung und die Tragfähigkeiten der erzielbaren Bauteiltypen beschrieben. Darüber hinaus wird über aktuelle Untersuchungen berichtet.

3D printing in steel construction with the automated Wire Arc Additive Manufacturing
The classic 3D printing of metallic components using the powder bed process has so far mainly been used in the aerospace industry or in mechanical engineering. For the production of large structural components, such as those used in steel construction, laser powder-based additive manufacturing processes are too expensive to be economically viable. Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) can offer a possibility to realize 3D printing of large steel components. This process, also known as “shape welding”, has become interesting for the building industry in combination with flexible robot technology and low-energy welding processes. This is not only because of extremely large design possibilities. Also digitalization and integration into computer-supported design, planning and manufacturing processes open up new possibilities for steel construction. It is also very well suited for the production of load optimized components in particular. The article describes the current and future fields of application, the characteristics of production and the load-bearing capacity of the achievable component types. In addition, current investigations are reported.