Entwicklung einer lichtbogenbasierten, additiven Herstellung endkonturnaher Ti6Al4V-Bauteile mit Draht unter kontrollierter Wärmezu- und -abfuhr

Untersucht wurde der additive Fertigungsprozess von Bauteilen aus Ti-6Al-4V unter Verwendung des Metall-Schutzgas-Schweißens (MSG). Der Schwerpunkt des Projektes lag auf der systematischen Erarbeitung wirtschaftlicher additiver Aufbaustrategien und der Analyse der Temperatur-Zeit-Verläufe während des Aufbauprozesses sowie der Untersuchung der resultierenden Eigenschaften. Hierbei erfolgte die Aufstellung eines Schweißbereichsdiagramms mit Empfehlungen von Prozesseinstellungen für die additive Fertigung mit dem geregelten Kurzlichtbogen sowie eine Darstellung möglicher Fehlerbilder außerhalb des aufgezeigten Bereichs. Zum Herstellen dickwandiger Strukturen wurden durch Modifikation des Schweißpfads verschiedene Aufbaustrategien untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung bewertet. Aufbauend auf den Ergebnissen konnten additive Strukturen unter Variation des Temperatur-Zeit-Verlaufs hergestellt werden, um Erkenntnisse zu ausgewählten geometrischen, metallurgischen und mechanisch-technologischen Eigenschaften zu erarbeiten. Verwendet wurden hierfür unterschiedliche Streckenenergien, Strukturabmessungen und Zwischenlagentemperaturen. Das Forschungsvorhaben lieferte umfangreiche Erkenntnisse zur additiven Verarbeitung des Werkstoffs Ti6Al4V unter Verwendung des MSG-Schweißens, insbesondere hinsichtlich des Temperatur-Zeit-Verlaufs und der daraus resultierenden Eigenschaften.