Spiegazioni sulla produzione additiva ad arco di filo (WAAM)

Benvenuti nel mondo del Wire Arc Additive Manufacturing, o WAAM in breve. Questa tecnologia di stampa 3D sta guadagnando terreno nel settore manifatturiero, e per una buona ragione. Il processo è veloce, accurato e in grado di produrre con precisione oggetti di grandi dimensioni.

Il WAAM è un tipo di processo di deposizione diretta di energia (DED) che utilizza un arco elettrico per fondere il filo di metallo, stratificandolo per creare strutture complesse in modo efficiente.

Quanto grande, vi chiederete? Questa tecnologia crea qualsiasi cosa, da enormi ganci per gru a ponti interi ad Amsterdam. Tuttavia, WAAM è utile anche su scala molto più piccola.

In questo articolo viene illustrato il processo WAAM, compresi i materiali e le fasi coinvolte. Imparerete i vantaggi e gli svantaggi della WAAM e le sue applicazioni in vari settori. Una sezione cruciale mette in evidenza quando utilizzare il Wire Arc Additive Manufacturing rispetto al WAAM. Fusione del letto di polvere laser per il vostro progetto di produzione additiva.

Il processo di Wire Arc Additive Manufacturing è simile alla saldatura tradizionale, in cui il filo metallico viene fuso e aggiunto al materiale di base per formare un giunto.

Tuttavia, il WAAM è automatizzato, controllato da un programma informatico ed eseguito da un braccio robotico per costruire geometrie complesse. Questa tecnologia di produzione utilizza un arco elettrico per fondere un filo metallico, che viene poi depositato strato per strato per creare un oggetto 3D. Un materiale fondamentale in questo processo è il filo di alimentazione, che viene fuso e depositato strato per strato per formare i pezzi. L'ottimizzazione del materiale di alimentazione del filo per i vari materiali è essenziale per garantire una produzione affidabile e migliorare i processi produttivi nella fabbricazione additiva.

I materiali utilizzati in WAAM dipendono dall'applicazione e dalle proprietà richieste per l'oggetto finale. Alcuni dei materiali comunemente utilizzati sono:

Le variazioni nella struttura dei grani derivanti da diversi apporti di calore possono influenzare in modo significativo le proprietà dei materiali depositati, compresi aspetti quali la dimensione dei grani, la porosità e la resistenza meccanica complessiva.

Acciaio: L'acciaio è una scelta popolare per WAAM grazie alla sua resistenza e durevolezza. È comunemente usato nell'industria aerospaziale e automobilistica per produrre componenti strutturali.

Titanio: Il titanio è un metallo leggero, vitale e resistente alla corrosione, spesso utilizzato nell'industria aerospaziale e biomedica.

Alluminio: L'alluminio è un materiale leggero e robusto per la produzione di componenti che richiedono elevata resistenza e durata.

Rame: Il rame viene utilizzato nell'industria elettrica ed elettronica per produrre componenti che richiedono una buona conducibilità elettrica.

Oltre a questi metalli, WAAM può utilizzare anche leghe metalliche e compositi, come le leghe di nichel, che possono fornire proprietà uniche come un elevato rapporto forza-peso e la resistenza alla corrosione.

WAAM trova diverse applicazioni in vari settori.

Aerospaziale: WAAM è utilizzati nell'industria aerospaziale per produrre componenti strutturali come ali, sezioni di fusoliera e parti di motore. Può produrre componenti complessi e di grandi dimensioni con elevata precisione, riducendo la necessità di assemblaggio e saldatura. WAAM può anche riparare e rimettere a nuovo i componenti degli aerei, risparmiando tempo e costi. Inoltre, WAAM può ridurre significativamente il time-to-market delle applicazioni aerospaziali, contribuendo alla riduzione dei tempi di consegna.

Automobile: Il WAAM viene utilizzato nell'industria automobilistica per produrre parti di motore, sistemi di scarico e altri componenti che richiedono elevata resistenza e durata. BMW crede in questa tecnologia, aver investito in una macchina WAAM per il suo Campus di produzione additiva a Monaco.

Energia: WAAM ha contribuito a prevenire le difficoltà della catena di approvvigionamento producendo pezzi di ricambio per le raffinerie di petrolio. La tecnologia può anche produrre componenti per turbine eoliche.

Art: Con WAAM in grado di produrre parti massicce, molti artisti hanno utilizzato questa tecnologia per installazioni accattivanti.

Automobile: Il WAAM viene utilizzato nell'industria automobilistica per produrre parti di motore, sistemi di scarico e altri componenti che richiedono elevata resistenza e durata. BMW investito di recente in una macchina WAAM.

Altri settori: Anche i settori dell'energia, della difesa e delle costruzioni utilizzano il WAAM per varie applicazioni, come ad esempio le navi. Recentemente, la Marina degli Stati Uniti investito nella tecnologia per creare componenti per i suoi sottomarini.

4 passi per creare parti

Il processo WAAM prevede diverse fasi, che sono le seguenti:

1. Design:

La prima fase del processo WAAM consiste nella progettazione dell'oggetto 3D. L'oggetto viene progettato con un software di progettazione assistita da computer (CAD), che genera un modello digitale della parte. Il modello digitale viene poi convertito in un formato leggibile dalla macchina per il sistema WAAM. Il pezzo viene suddiviso in molti strati e viene creato un percorso utensile per il braccio robotico.

Se utilizzate la piattaforma MakerVerse, questo è l'unico passaggio di cui dovete preoccuparvi: al resto ci pensiamo noi, con la nostra catena di fornitura completamente verificata, a garantire la qualità del prodotto. qualità della vostra parte.

2. Preparazione:

Successivamente, vengono preparati il materiale di base e il filo. Il materiale di base viene pulito e preparato per la saldatura e il filo viene caricato nel sistema di alimentazione del filo. Anche la torcia di saldatura è pronta, mentre il robot o la macchina CNC vengono programmati per seguire il percorso prestabilito.

3. Stampa:

A questo punto, la produzione può iniziare. La torcia di saldatura viene spostata lungo il percorso prestabilito e un arco elettrico fonde il filo con il materiale di base. Il processo viene ripetuto strato per strato fino al completamento dell'oggetto finale.

4. Post-elaborazione:

Stiamo ancora andando. L'oggetto viene rimosso dal sistema WAAM e sottoposto a varie fasi di post-elaborazione, come la pulizia, il trattamento termico e la finitura. Le fasi di post-elaborazione dipendono dall'applicazione e dalle proprietà desiderate dell'oggetto finale.

È essenziale affrontare le tensioni residue e la rugosità superficiale attraverso vari processi WAAM, come i trattamenti di riduzione delle tensioni e la finitura superficiale, per migliorare le prestazioni e la durata dei pezzi prodotti con WAAM.

Vantaggi e svantaggi di WAAM 

WAAM offre diversi vantaggi rispetto ai metodi di produzione tradizionali, tra cui:

1. Economico:

WAAM è un metodo economico per la produzione di oggetti complessi e di grandi dimensioni. WAAM può ridurre il costo del materiale e della manodopera e la necessità di assemblaggio e saldatura manuale.

2. Risparmio di tempo:

WAAM consente di risparmiare tempo nel processo di produzione, producendo oggetti complessi in un'unica fase. Può anche ridurre il tempo necessario per la post-elaborazione, in quanto può creare oggetti con forme prossime alla rete.

3. Personalizzabile:

WAAM è in grado di produrre oggetti personalizzati precisi e accurati con proprietà specifiche come la forza, la resistenza alla corrosione e la conduttività elettrica.

4. Rispettoso dell'ambiente:

WAAM può ridurre gli sprechi e il consumo di energia. WAAM può anche utilizzare materiali riciclati, riducendo così l'impatto ambientale della produzione.

Nonostante i vantaggi, ci sono alcuni svantaggi:

1. Precisione:

Ampie tolleranze e necessità di lavorazioni finali per ottenere superfici funzionali

2. Opzioni di materiale limitate:

WAAM può utilizzare solo materiali compatibili con il processo di saldatura, il che può essere limitante.

3. Ruvidità della superficie:

I pezzi hanno una finitura superficiale ruvida, che può richiedere ulteriori fasi di post-lavorazione come la lucidatura e la levigatura.

4. Requisiti di abilità:

WAAM richiede operatori qualificati addestrati alla saldatura e alla programmazione. Il processo è complesso e richiede un alto livello di competenza per garantire la qualità e la precisione dell'oggetto finale. Fortunatamente, MakerVerse dispone delle competenze necessarie per garantire la qualità industriale del vostro pezzo.

WAAM vs. Fusione laser a letto di polvere

La tecnologia di fabbricazione additiva dei metalli più affermata è Fusione del letto di polvere laser. Questa tecnologia utilizza un'atmosfera di gas inerte e un laser la cui energia termica fonde la polvere di metallo immagazzinata in un letto di polvere. Questo avviene ripetutamente, strato per strato, e il materiale viene fuso.

Esistono alcuni casi in cui è preferibile utilizzare una tecnologia piuttosto che l'altra:

Parti sovradimensionate: WAAM

WAAM è in grado di realizzare pezzi enormi. Prima abbiamo raccontato come un intero ponte sia stato realizzato con questa tecnologia. Attraverso MakerVerse, LPBF sono possibili parti fino a 65 cm. Sebbene sia sufficiente per molte applicazioni, WAAM è la tecnologia preferita per le parti più significative.

Precisione e accuratezza: LPBF

WAAM può essere in grado di raggiungere dimensioni maggiori, ma LPBF è in grado di garantire una maggiore precisione e accuratezza. A seconda dei materiali, è possibile ottenere una precisione di +/- 0,3 mm con uno spessore minimo della parete di 0,8 mm. Lo spessore della parete di WAAM mWAAM è di 4 mm con una risoluzione di 1 mm.

Costo: WAAM (di solito)

Il costo dipende dall'applicazione e dai requisiti di produzione. Tuttavia, la WAAM può essere più economica perché può stampare ad alte velocità di deposizione. Per i pezzi che richiedono la massima precisione e accuratezza, LPBF può essere più conveniente. In ogni caso, è essenziale valutare attentamente i vantaggi e gli svantaggi di ciascun processo e stabilire quale sia il più adatto al progetto specifico.

La fabbricazione additiva ad arco metallico (WAAM) è conveniente per la produzione di oggetti complessi e di grandi dimensioni. Può anche produrre oggetti personalizzati con una discreta precisione e accuratezza, il che la rende un metodo prezioso per varie applicazioni.

Questa tecnologia apre nuove possibilità per la produzione di oggetti grandi e complessi. Prevediamo che la tecnologia continuerà a evolversi, rendendola ancora più diffusa.