Restriktionsfreies Additives Lichtbogenschweißen
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Multidirektionale Additive Fertigung mit dem Lichtbogenschweißen bei exzentrischer Drahtzuführung bietet großes Potential für die Additive Fertigung von großen Strukturbauteilen. Im DFG-geförderten Projekt werden Herausforderungen kinematischer und Schweißtechnischer Natur überwunden.
Im Rahmen des DFG-geförderten Projekts Restriktionsfreies Additives Lichtbogenschweißen erforscht das IGMR gemeinsam mit dem Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik an der RWTH Aachen die Möglichkeiten und Methoden der Additiven Fertigung durch Lichtbogenschweißen ohne Einschränkungen durch die Kinematik. Kernelement der Entwicklungen ist die Fixierung des Schweißkopfes im Arbeitsraum eines Roboters mit mindestens sechs Freiheitsgraden. Herausforderungen hinsichtlich der Pfad- und Trajektorienplanung sowie der Schweißtechnischen Parameter werden im Projekt behandelt.
Motivation
Die Additive Fertigung mit dem Lichtbogenschweißverfahren unterliegt meist Restriktionen in der Gestaltungsfreiheit, die durch die Konfiguration des Kinematischen Aufbaus erzeugt werden. Eine Bewegung und Rotation des Schweißkopfes stellt den Prozess vor Problemen bei der Handhabung des Schweißdrahtes und der Mitführung der Schweißtechnischen Peripherie. Weiterhin kann durch die Bewegung des Schweißkopfes die Wannenlage nur in eine Aufbaurichtung gewährleistet werden.
Dies motiviert zu diesem Projekt, in dem der Schweißkopf fest im Raum verankert ist und das Bauteil durch einen Roboter unter dem Schweißkopf restritkionsfrei manipuliert wird.
Ziel
Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Validierung von Algorithmen und Methoden zur restriktionsfreien Pfad- und Trajektorienplanung für die Multidirektionale Additive Fertigung. Darüber hinaus wird der Einfluss sowohl von Schweißparametern als auch kinematischen Parametern erforscht und in einer online Planung im Prozess angepasst.
Dadurch sollen endkonturnahe Bauteile hergestellt werden, die zum einen verbesserte Eigenschaften aufweisen also auch mit einer hohen Gestaltungsfreie konstrukiert wurden.
Vorgehen
Im Ramen des Projektes wurde eine die klassische Bewegungsplanung der Additiven Fertigung erweitert und Slicing, Pfadplanung sowie Trajektorienplanung auf die Multidirektionale Additive Fertigung zugeschnitten. Wesentliche Herausforderungen sind dabei die kollisionfreie Fertigung bei multidirektionalen Bauteilen und das entsprechende Slicing, die Erreichbarkeit aller Pfadelemente sowie das kontinuierliche Füllen von Flächen im Rahmen der Pfadplanung als auch die Optimierung der Trajektorie und der Schweißparameter zur Sicherstellung der Ausführbarkeit und Optimierung der Bauteileigenschaften.
Partner
Das Projekt wird gemeinsam mit dem Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen bearbeitet.
Förderung
DFG