Tandem-Draht-WAAM: Bis zu 12 kg/h Aufbaurate im Großbauteildruck
Tandem-WAAM mit zwei Schweißdrähten: Verdopplung der Abschmelzleistung, Wärmeeintragsregelung, Prozessstabilität bei Baustählen, Nickel- und Aluminiumlegierungen.
Tandem-Draht-WAAM (Tandem Wire Arc Additive Manufacturing) ist das produktivste Verfahren im metallischen 3D-Druck für metergroße Strukturbauteile. Durch das synchrone Führen von zwei elektrisch getrennten oder gekoppelten Schweißdrähten in einem gemeinsamen Brennerkopf verdoppelt sich die Aufbaurate von üblichen 3 - 5 kg/h auf 8 bis über 12 kg/h. Durch gezielte Phasenverschiebung der Schweißstrompulse lässt sich das Schmelzbad beruhigen und der Wärmeeintrag prozesssicher steuern.
- Aufbauraten von 8 bis 12 kg/h reduzieren Fertigungszeiten bei Meterbauteilen von Wochen auf Tage.
- Synchronisierte Impulslichtbögen minimieren Schmelzbadunruhe und Schweißspritzer.
- Erlaubt das gleichzeitige Verarbeiten zweier unterschiedlicher Drähte für in-situ Legierungsbildung.
Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich
ISO/ASTM 52900| Kriterium | Tandem-Draht WAAM | Single-Draht CMT-WAAM | Laser-DED (Pulver) |
|---|---|---|---|
| Aufbaurate Stahl | 8.000 - 12.000 g/h | 2.500 - 5.000 g/h | 1.000 - 3.000 g/h |
| Wandstärke pro Lage | 8 - 25 mm | 3 - 8 mm | 1 - 4 mm |
| Thermischer Verzug | Hoch (Zwischenlagentemperatur kritisch) | Moderat bis gering | Sehr gering |
| Drahtzuführung | Zwei unabhängige Drahtvorschübe | Ein Drahtvorschub | Pulverförderer |
| Investitionsaufwand | 150.000 - 280.000 € | 80.000 - 160.000 € | 350.000 - 800.000 € |
Lichtbogensynchronisation: Master-Slave-Pulsung
Brennen zwei Lichtbögen in unmittelbarer Nähe zueinander, können elektromagnetische Felder die Bögen gegenseitig ablenken (Blaswirkung), was zu Instabilitäten führt. Moderne Tandem-Stromquellen synchronisieren die Stromimpulse: Der Impuls des Master-Drahts erfolgt zeitversetzt zum Slave-Draht. Dadurch brennt stets nur ein Lichtbogen auf Spitzenstrom, was das Schmelzbad extrem ruhig hält.
Zwischenlagentemperatur und Gefügekontrolle
Bei 10 kg/h Schweißgut sammelt sich enorme thermische Energie im Bauteil. Wird die nächste Lage zu schnell aufgetragen, überhitzt das Bauteil, das Schmelzbad fließt unkontrolliert ab und es entsteht unerwünschtes Grobkorn. Pyrometer-gesteuerte Pausenzeiten oder aktive Druckluft- und CO2-Kühlsysteme halten die Zwischenlagentemperatur exakt im Zielfenster (z. B. 150 - 220 °C).
Bimetallische Fertigung durch Drahtkombination
Da beide Drähte separat angesteuert werden, können zwei unterschiedliche Legierungen zugeführt werden – beispielsweise ein hochfester Baustahldraht und ein korrosionsbeständiger Edelstahldraht. Dies erlaubt maßgeschneiderte Legierungszusammensetzungen direkt im Lichtbogen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Welche Schutzgase werden beim Tandem-WAAM genutzt?
Wie viel Aufmaß muss für die Fräsbearbeitung eingeplant werden?
Können Aluminiumlegierungen im Tandem-Verfahren gedruckt werden?
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