3D-Druck im Stahlbau - additive Fertigung von Details, Verbindungen und Bauteilen

Die vollautomatische Fertigung ist in der Stahlbauindustrie angekommen. Zwar gibt es erst sehr wenige Firmen, die Stahlbauteile komplett von Robotern zusammenbauen lassen, aber der Mangel an Facharbeitern verbunden mit einem kontinuierlichen Fortschritt in der Maschinentechnik führt zu einem kontinuierlichen Zuwachs in diesem Bereich. So kann z. B. ein Roboter eine Fußplatte oder eine Steife an eine Stütze halten, während der zweite die Schweißnähte fertigt. Schweißroboter können darüber hinaus mithilfe des 3D-Druckverfahrens WAAM (Wire and Arc Additive Manufacturing) Details (Steifen), Knotenpunkte, Bauteile (insbesondere mit außergewöhnlichen Geometrien) und ganze Bauwerke herstellen. Der Schweißdraht wird hierbei als Druckwerkstoff eingesetzt, sodass es sich im Prinzip um eine Auftragsschweißung handelt. Hierdurch kann nicht nur die Logistik im Fertigungsbetrieb vereinfacht werden, da Steifen oder andere Anschlusselemente nicht mehr vorab zugeschnitten und an den Zusammenbauplatz geliefert werden müssen. Es können sich auch neue, dem Kraftfluss entsprechende Geometrien ergeben. Dadurch wird ein ganz anderes Konstruieren als bisher ermöglicht. Der vorliegende Beitrag zeigt, neben einem kurzen Überblick über das WAAM, einige Fertigungsbeispiele aus Forschungsprojekten des Fachgebiets Stahlbau der TU Darmstadt, sich aus der Optimierung ergebende neue Lösungen für alte Probleme und die erste Brücke, die komplett an ihrem Einsatzort gedruckt wurde.

3D printing with steel - additive manufacturing of details, connections and members
Fully automated production has arrived in the fabrication of structural steel. Although there are only very few companies that have steel components completely assembled by robots, the lack of skilled workers combined with continuous progress in the technology has led to a steady growth in this area. For example, one robot holds a base-plate or a stiffener to a column while the second one welds the seams. Welding robots can also use WAAM (Wire and Arc Additive Manufacturing) to produce details (stiffeners), connections, components (especially with unusual geometries) and entire structures. The wire electrode serves as printing material. This not only simplifies the logistics in the fabrication, since stiffeners or other connecting elements no longer have to be cut to size in advance and delivered to the assembly site. It also results in new shapes that require a new design process, in accordance with the flow of forces and in an optimised manner. This paper shows, besides a short overview of WAAM, some built examples from research projects of the department of steel construction of TU Darmstadt, new solutions for old problems resulting from the optimization, and the first bridge which was completely printed on site.