Entwicklung einer Risstestgeometrie für die Additive Fertigung mittels DED-Arc durch numerische Simulation

Die Additive Fertigung gewinnt für industrielle Anwendungen zunehmend an Bedeutung. In diesem Zusammenhang sind Verfahren der Directed Energy Deposition (DED) besonders gefragt, um hohe Aufbauraten zu erreichen. Neben den bekannten laserbasierten Verfahren bietet insbesondere das DED-Arc (auch Wire Arc Additive Manufacturing – WAAM) einen produktiven Prozess bei geringen Investitionskosten. Der hohe Wärmeeintrag macht dieses Verfahren jedoch in Abhängigkeit des Werkstoffs anfällig für Risse in Schmelzbadnähe. Die standardisierte Testverfahren zur Ermittlung der Rissanfälligkeit aus der klassischen Schweißtechnik bilden die Spannungssituation aus der Additiven Fertigung nicht ab. In dieser Arbeit werden daher sechs Risstestgeometrien für den DED-Arc Prozess vorgeschlagen und auf Basis von Schweißstruktursimulation durch Finite Elemente hinsichtlich der auftretenden maximalen totalen Dehnraten miteinander verglichen. Die Geometrie mit den höchsten Dehnraten wird anschließend im DED-Arc gefertigt und im Querschliff untersucht. Die auftretenden vertikalen Risse zeigen die grundsätzliche Funktionalität der Testgeometrie.