Euroguss 2020: LKR präsentiert neues Additive Manufacturing Laboratory

Auf der Euroguss 2020 präsentiert das LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen modifizierte Aluminium- und Magnesiumwerkstoffe für das AM-Schweißen. Diese Werkstoffe wurden im neuen Additive Manufacturing (AM) Laboratory hergestellt. Außerdem wird das neue Gießportfolio vorgestellt: die horizontale und vertikale Stranggießanlage sowie die Kaltkammer-Druckgussmaschine.

Im neu errichteten AM Laboratory werden komplexe 3D-Bauteile mit dem modernen Fertigungsverfahren WAAM (wire+arc additive manufacturing) hergestellt. Die notwendigen WAAM-tauglichen Schweißdrähte aus Aluminium- und Magnesiummaterialien erforscht das LKR-Team bereits seit mehreren Jahren. In der hauseigenen Drahtfertigungsroute werden diese Sonderdrähte entwickelt, gepresst und aufgespult. Ein Schweißroboter fertigt daraus ein Bauteil, indem er schichtweise den Schweißdraht in mehreren Lagen übereinander legt. Im AM-Laboratory können mittels werkstoffspezifischer Prozessführung, einem mehrachsigen Robotiksystem und modernsten Brennertechnologien komplexe 3D-Bauteile aufgebaut werden.

„Das LKR ist Vorreiter in der Erforschung und Weiterentwicklung des WAAM-Verfahrens als zukünftige Schlüsseltechnologie der Industrie. Der Vorteil liegt darin, dass komplizierte Geometrien bei reduziertem Materialeinsatz und wenig Ausschuss realisiert werden können“, sagt DI Martin Schnall, WAAM-Experte am LKR. Das LKR verfolgt einen ganzheitlichen F&E-Ansatz, um die eingesetzten Drahtwerkstoffe prozessspezifisch zu verbessern und für Aluminium- und Magnesiumdrähte gesteigerte mechanischen Eigenschaften zu erreichen. Der Entwicklungsprozess umfasst die gesamte Wertschöpfungskette – von der Legierungsdefinition und -herstellung über die Drahtherstellung mit Sonderlegierungen, Schweiß- und WAAM-Prozessanpassungen bis hin zu finalen Prototypen und deren werkstoffkundlicher und mechanischer Charakterisierung.

Kaltkammer-Druckgießmaschine zur Herstellung von  Aluminium- und Magnesium-Bauteilen 

Das LKR erweitert zudem sein industrienahes Gießtechnik-Portfolio um eine Druckgießmaschine der Firma Oskar Frech. Die voll automatisierte Gießzelle ist mit allen notwendigen Peripheriegeräten ausgestattet. Der flexible Tiegelofen weist eine Schmelzkapazität von bis zu 1.000 kg Al bzw. 300 kg Mg auf.

Die Kaltkammerdruckgießmaschine mit horizontalem Gießaggregat stellt Druckgussbauteile aus Aluminium und Magnesium mit einem Gussteilgewicht von bis zu 20 kg im semi-industriellen Maßstab her. Mit einer Schließkraft von bis zu 12.000 kN und einer Formhöhe von bis zu 1.200 mm können Strukturgussbauteile entsprechender Größe gegossen werden. 2019 wurde die Gießzelle um ein Magnesium-Schmelz- und Dosiersystem erweitert.

Der aktuelle Forschungsfokus am LKR liegt auf der Legierungsentwicklung im Bereich Aluminium und Magnesium als auch auf der Prozessentwicklung und -optimierung. Forschungsvorhaben sind u.a. die Optimierung der Werkzeugkühlung durch Verwendung von additiv gefertigten Werkzeugen und die Verbesserung der Werkzeugstandzeiten einerseits über die Kühlung und andererseits über einen optimierten Sprühprozess.

Horizontale und vertikale Stranggießanlage

Die seit 2017 in Betrieb befindliche horizontale Stranggießanlage am LKR ermöglicht es, hochwertiges Stangenmaterial aus Sonderlegierungen für das Strangpressen, das direkte Schmieden und auch für die Schweißdrahtherstellung im semi-industriellen Maßstab herzustellen, dies bei möglichst kurzer Lieferzeit und geringen Kosten.

Der aktuelle Forschungsfokus liegt auf der Weiterentwicklung der Prozesstechnik, um kundenspezifische Formate in höchster Qualität herzustellen, die für die direkte Weiterverarbeitung ohne Zwischenschritte – vom Halbzeug zum Fertigprodukt – geeignet sind. Ziel ist es zum Beispiel, von der Schmelze bis hin zum fertig gezogenen Draht alle Kernprozesse integriert und dynamisch betreiben zu können. Zusätzlich zur modernen hauseigenen vertikalen Stranggießtechnologie für Magnesium- und Aluminiumlegierungen, komplettiert die horizontale Stranggießanlage das experimentelle Portfolio des LKR.

Die Euroguss findet vom 14. bis 16. Januar 2020 in Nürnberg statt. Das LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen präsentiert sich in Halle 9 auf dem Gemeinschaftsstand 336 der EFM Europäische Forschungsgemeinschaft Magnesium.