AFSD: Additive Friction Stir Deposition (Solid-State Metal AM)
Additive Friction Stir Deposition: solid-state metal printing below melting point, zero porosity, crack-free processing of aerospace aluminum (7075, 2024), > 15 kg/h.
AFSD is a solid-state additive technology operating below the melting temperature. Friction and high axial forces plastify feedstock rods, depositing pore-free metal at > 15 kg/h.
- Festphasen-Prozess: Kein Aufschmelzen verhindert Heißrissbildung bei unschweißbaren Al-Legierungen (7075, 2024).
- Enorme Aufbauraten von 5 bis 20 kg/h für meterlange Strukturteile in Luft- und Raumfahrt.
- Erzeugt feinstkörniges, dynamisch rekristallisiertes Gefüge mit Schmiede-Eigenschaften direkt nach dem Druck.
Technical Specifications & Comparison Matrix
ISO/ASTM 52900| Kriterium | AFSD (Reib-Auftrag) | WAAM (Lichtbogen) | Laser-DED |
|---|---|---|---|
| Aggregatzustand | Fest / plastifiziert (kein Schmelzen) | Vollständig flüssig | Vollständig flüssig |
| Schmelzbaddefekte | Physikalisch unmöglich (0 % Poren) | Möglich (Wasserstoff/Bindefehler) | Möglich (Keyhole/Spritzer) |
| Aufbaurate | 5.000 - 20.000 g/h | 3.000 - 8.000 g/h | 500 - 2.500 g/h |
| Verarbeitbarkeit Al 7075 | Hervorragend (keine Risse) | Extrem schwierig / unschweißbar | Nur mit Modifikatoren |
| Oberflächenrauheit | Grob (Fräsnacharbeit nötig) | Sehr wellig | Moderat |
Dynamic Recrystallization in the Shear Zone
Unter der Einwirkung von Schwerkräften und Reibungswärme (ca. 0.6 bis 0.8 der Schmelztemperatur) setzt im Kontaktbereich dynamische Rekristallisation ein. Grobe Gefügestrukturen des Ausgangsstabs werden in ultrafeine, äquiaxiale Körner (1 bis 5 µm Korngröße) umgewandelt. Das Gefüge ist extrem homogen, weist keine Texturanisotropie auf und übertrifft herkömmliche Gussteile bei Weitem.
Processing Aerospace High-Strength Alloys
Legierungen wie Al 7075-T6 oder Al 2024 sind im schmelzbasierten 3D-Druck (LPBF, WAAM) aufgrund breiter Erstarrungsintervalle und starker Seigerung extrem heißrissgefährdet. Da AFSD die Liquiduslinie niemals erreicht, lassen sich diese Werkstoffe rissfrei mit vollen Schmiedeeigenschaften zu Tragflächenrippen, Schottwänden oder Panzerplatten aufbauen.
Machine Architecture and Tool Pin Design
AFSD-Maschinen erfordern hochsteife Portalrahmen ähnlich massiven Fräszentren, da Axialkräfte von 10 bis 40 kN auf das Bauteil wirken. Die rotierende Werkzeugspindel verfügt über spezielle Mitnehmerstifte, die den plastifizierten Werkstoff gleichmäßig unter der Werkzeugschulter verteilen.
Frequently Asked Questions (FAQ)
Welches Ausgangsmaterial nutzt AFSD?
Müssen Bauteile nach dem Druck wärmebehandelt werden?
Können Hohlräume gedruckt werden?
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