Plasma-DED & Plasma-WAAM für hochfeste Titanbauteile
Plasma-Lichtbogen-Auftragschweißen (Plasma-WAAM / PT-AM): Extrem stabiler Lichtbogen, sauerstofffreie Schutzgaskammer und Aufbauraten bis 4 kg/h für Ti-6Al-4V.
Plasma-WAAM (Plasma Transferred Arc Additive Manufacturing / PT-AM) nutzt einen durch eine Kupferwasserdüse mechanisch und thermisch eingeschnürten Plasma-Lichtbogen. Gegenüber Standard-MIG-Verfahren brennt der Plasmastrahl säulenförmig mit extrem hoher Energiedichte und Richtungsstabilität. In der Luft- und Raumfahrt gilt Plasma-WAAM in Schutzgaskammern als führende Technologie zur wirtschaftlichen Großbauteilfertigung aus Ti-6Al-4V.
- Eingeschnürter Plasmastrahl sorgt für richtungsunabhängige, reproduzierbare Einschweißtiefen.
- Entkopplung von Wärmequelle und Drahtvorschub ermöglicht exakte Temperaturführung.
- Standard in der Luftfahrt für Ti-6Al-4V Flugzeugspante und Triebwerksträger.
Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich
ISO/ASTM 52900| Kriterium | Plasma-WAAM | MIG/MAG-WAAM | Elektronenstrahl-Draht (EBAM) |
|---|---|---|---|
| Lichtbogeneinschnürung | Sehr hoch (Düse constricts arc) | Frei brennend | Fokussierter Elektronenstrahl |
| Drahtzufuhr | Extern, kalt oder heiß (separat regelbar) | Draht ist Elektrode (gekoppelt) | Extern im Vakuum |
| Schutzatmosphäre | Schutzgaskammer (Argon 6.0) | Schleppdüse oder Kammer | Hochvakuum (< 10⁻⁴ mbar) |
| Investitionsvolumen | Mittel (250k - 500k EUR) | Niedrig (100k - 250k EUR) | Sehr hoch (> 1.5 Mio EUR) |
Vorteile des eingeschnürten Plasmalichtbogens
Im Plasmabrenner brennt der Lichtbogen zwischen einer nicht-abschmelzenden Wolframelektrode und dem Bauteil. Eine gekühlte Plasmadüse engt die Gassäule ein. Die Plasmatemperatur steigt auf über 15.000 bis 25.000 K. Durch diese Fokussierung ist der Wärmeeintrag schmaler und tiefer als bei offenen WIG- oder MIG-Brennern, was das Risiko von unvollständiger Bindung zwischen den Lagen drastisch reduziert.
Schutzgaskammer-Technologie für reaktives Titan
Titan reagiert oberhalb von 400 °C mit Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft. Daher werden Plasma-WAAM-Systeme für die Luftfahrt in gasdichten Glovebox-Kammern betrieben. Vor Prozessbeginn wird die Kammer evakuiert und mit hochreinem Argon 6.0 geflutet. Sauerstoffsensoren überwachen den Restsauerstoffgehalt kontinuierlich unterhalb von 10 ppm.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Warum wird Plasma-WAAM statt MIG-WAAM für Titan verwendet?
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