Steuerung des Wärmeeintrags beim WAAM durch den Einsatz der AC-Kurzlichtbogentechnik

Eine der größten Herausforderungen der additiven Fertigung mittels Metallschutzgas-Schweißen (Wire and Arc Additive Manufacturing, WAAM) ist die Wärmeakkumulation im Bauteil. Neben der Umsetzung geeigneter Kühlungsstrategien ist eine Reduktion des prozessbedingten Wärmeeintrags von entscheidender Bedeutung. In der Praxis werden hierfür vorrangig modifizierte Kurzlichtbogenverfahren im Gleichstrombetrieb eingesetzt. Die produktionsbedingte Abschmelzleistung ist jedoch aufgrund der direkten Kopplung von Wärme- und Materialeintrag begrenzt. Wechselstromprozesse bieten hingegen das Potenzial, diese Relation gezielt zu entkoppeln und sowohl die Aufbaustabilität als auch die Produktivität im WAAM-Prozess zu verbessern. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das HC-MAG-Verfahren untersucht, ein modifizierter Kurzlichtbogenprozess, bei dem der klassische Kurzschlusszyklus durch eine Phase mit negativer Elektrodenpolarität zum Wechselstromverfahren ergänzt wird. Experimentelle Untersuchungen zeigen eine signifikante Reduktion der bauteilseiti-gen Wärmeeinbringung bei konstanter Drahtvorschubgeschwindigkeit. Gleichzeitig wurde ein großer Einfluss der negativen Polaritätsphase auf die Schweißnahtgeometrie festgestellt, wodurch eine Steigerung der Lagenhöhe erzielt wurde. Die Ergebnisse verdeutlichen das Potenzial des Wechselstrom-Kurzlichtbogens und zeigen die Vorteile einer Integration der negativen Elektrodenpolarität für das WAAM auf.