Additive Fertigung im Stahlbau: Ausgesteifte Feinbleche für den Einsatz im Fassadenbau
Grebner Philipp, M.Sc.
In einigen Städten gibt es bereits frei geformte Fassaden aus Stahlblechen. Jedoch sind diese nur durch großen Blechdicken und aufwendige Unterkonstruktionen realisierbar. Das hat einen hohen Materialverbrauch, Fertigungsaufwand und damit verbundene hohe Kosten zur Folge.
Durch den Einsatz von Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM), dem additiven Kurzlichtbogenschweißen, können wesentlich schlankere Bleche durch aufgeschweißte Rippen ausgesteift werden. Dadurch könnten bisherige Fertigungsmethoden ersetzt werden.
Schweißparameter
Die Ermittlung geeigneter Schweißparameter hat gezeigt, dass mit dem Einsatz eines modifizierten Kurzlichtbogenschweißens (CMT), die Temperatureinwirkung auf das Feinblech soweit reduziert werden kann, dass Rippenschweißungen auf Feinblechen bis zu einer Dicke von 0,75mm möglich sind. .
Um auf Blechdicken von 0,75 – 1,0mm schweißen zu können, braucht es umfangreiche Prozessparameter-Untersuchungen. Dabei spielen der Schweißprozess, die Robotergeschwindigkeit und das Schutzgas eine entscheidene Rolle. Die Blechrückseite darf keinen Durchbrand erleiden, um das Feinblech für den Einsatz im Fassadenbau nicht zu zerstören.
Verformung trifft Formgebung
Für die Formgebung eines WAAM ausgesteiften Feinblechs gibt es zwei Möglichkeiten:
1. Die plastische Vorverformung des Blechs und die anschließende Aussteifung mittels WAAM
2. Die Rippenschweißungen so zu steuern, dass aus einem anfangs flachen Blech ein freigeformtes Blech entsteht.
Im nebenstehenden Bild werden Untersuchungen zu 2. gezeigt.
Tragfähigkeit
Um die Tragfähigkeit von mit WAAM ausgesteiften Feinblechen zu bestimmen wurden Zugproben aus dem Schweißgut entnommen. Die Ergebnisse zeigen großes Potenzial im Hinblick auf die Tragfähigkeit der ausgesteiften Bleche. Sowohl Streckgrenze als auch Zugfestigkeit weisen deutlich höhere Festigkeiten auf als das Grundmaterial der Feinbleche. Außerdem werden ähnliche Steifigkeiten sowie ein duktiles Materialverhalten erreicht.
Veröffentlichungen
[1] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cepa.2299
[2] https://dast.deutscherstahlbau.de/veroeffentlichungen/dast-kolloquium
Förderung
