Konventionell und Additiv für mehr Effizienz in der Produktion

Nicht immer ist es sinnvoll, ein Produkt komplett additiv zu fertigen. Oft sind die Vorteile additiver Verfahren nur für bestimmte Komponenten eines Bauteils wichtig. So bietet es sich beispielsweise bei Brückenträgern an, nur komplexe Verbindungselemente mittels Auftragschweißen additiv zu fertigen und anschließend konventionell gefertigte Trägerelemente anzuschweißen. Damit wird durch konventionelle Herstellung Kosten und Zeit gespart und die Vorteile der additiven Fertigung effizient eingesetzt.

Gerade im Brückenbau, aber auch in vielen anderen Bereichen der Metallverarbeitung, muss die Qualität der Bauteile und Schweißverbindungen stetig überprüft werden, um Sicherheit und Stabilität des Endprodukts zu gewährleisten. Die Qualitätssicherung von Schweißnähten zwischen additiv und konventionell gefertigten Elementen ist jedoch eine Herausforderung. Additiv gefertigte Komponenten besitzen andere mechanische Eigenschaften als konventionell hergestellte. Das beeinflusst auch die Qualitätskriterien, die an die Schweißnaht gestellt werden. Die geltende Norm DIN EN ISO 15614 für Schweißverfahrensprüfungen berücksichtigt solche Verbindungen noch nicht.

Darum untersucht das ifw Jena gemeinsam mit der SLV Mecklenburg-Vorpommern im Projekt HyWeld Schweißverbindungen zwischen additiv und konventionell hergestellten Komponenten.

Bei beiden Projektpartnern werden Probegeometrien additiv gefertigt und dann mit unterschiedlichen Schweißverfahren mit konventionell hergestellten Fügepartnern verbunden. Dabei werden sowohl pulverbett- als auch drahtbasiert hergestellte Elemente untersucht. Ebenso werden die Schweißungen mit unterschiedlichen Laserstrahl- und Lichtbogen-Verfahren vorgenommen.

Im Werkstoffprüflabor des ifw Jena werden die Schweißnähte anschließend geprüft. Durch die Prüfungen entsteht ein besseres Verständnis von den besonderen Eigenschaften der Schweißnähte an hybriden Bauteilen. Da additiv gefertigte Teile oft eine höhere Festigkeit aufweisen, als konventionell gefertigte Teile, ist besonders die strukturelle Integrität der Schweißnaht in Bezug auf die unterschiedlichen Grundwerkstoffe interessant.

Am Ende des Projekts, das seit März 2023 läuft, soll eine Datenbasis für die Qualitätssicherung solcher hybriden Bauteile stehen. Die ermittelten Daten bieten eine Grundlage, um die DIN EN ISO 15614 um Qualitätskriterien für Schweißnähten an hybriden Bauteilen zu erweitern. Damit können additive Verfahren wie pulverbettbasierte Herstellung, Laser- oder Lichtbogen-Auftragschweißen von mehr Unternehmen in unterschiedlichen Branchen effektiv eingesetzt werden.

Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Programm INNO-KOM.

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