ARCEMY auf der internationalen Bühne
Die WAM-basierten Lösungen von AML3D fassen auf den internationalen Märkten immer mehr Fuß – hier die Gründe
Das im australischen Adelaide ansässige Metall-3D-Druckunternehmen AML3D hat mit seinem patentierten Wire-Arc-Additive-Manufacturing-Verfahren (WAM) international Aufsehen erregt. Bei der Technologie, die über die ARCEMY-Produktreihe des Unternehmens vermarktet wird, handelt es sich um ein robotergestütztes 3D-Druckverfahren, bei dem ein elektrischer Lichtbogen zum Schmelzen von Schweißdraht als Ausgangsmaterial für die Herstellung mittelgroßer bis großer Metallkomponenten verwendet wird.
Heute bietet AML3D eine Reihe von WAM-basierten ARCEMY-Systemen an – ARCEMY Education, ARCEMY Small, ARCEMY Enterprise und ARCEMY X –, die jeweils auf die Bedürfnisse verschiedener Endbenutzer zugeschnitten sind. In diesem Artikel gehen wir darauf ein, was die ARCEMY-Serie von AML3D in der Metallfertigungsbranche auszeichnet und wie ihre Lösungen eingesetzt werden können, um Innovationen voranzutreiben und eine effizientere Produktion von Metallteilen zu erreichen.
Stärker, schneller, grüner
AML3D hat seine WAM-Technologie als stärkere, schnellere und umweltfreundlichere Alternative zu herkömmlichen Fertigungsverfahren für Anwendungen in den Bereichen Verteidigung, Luft- und Raumfahrt, Fertigung, Schifffahrt sowie Öl- und Gasindustrie positioniert.
Was die Festigkeit betrifft, so werden mit der nahezu netzförmigen Produktionsmethode vollständig dichte Metallteile mit minimalen inneren Spannungen oder Verformungen hergestellt. Tests von Dritten haben gezeigt, dass die mit der WAM-Technologie von AML3D hergestellten Stahlteile eine erheblich (10 %) höhere Zugfestigkeit (UTS) aufweisen als geschmiedete Teile aus demselben Material und eine 30 % höhere UTS als die geltende weltweite Norm. Intern verzeichnete AML3D auch eine bis zu 50 % höhere Ermüdungsfestigkeit bei gedruckten Metallteilen aus Nickel-Aluminium-Bronze (NAB), einer korrosionsbeständigen Legierung mit wichtigen Anwendungen in der maritimen Industrie. Um noch bessere Eigenschaften zu erzielen, können die gedruckten Bauteile einer Wärmebehandlung unterzogen oder mit korrosionsbeständigen Beschichtungen versehen werden.
Wenn wir uns nun der Geschwindigkeit zuwenden, sollte es nicht überraschen, dass die ARCEMY-Systeme von AML3D Kunden aus verschiedenen Branchen in die Lage versetzt haben, die Herstellung von Teilen im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsverfahren zu beschleunigen. In der Tat haben die Kunden durch den Einsatz der AML3D-Produktionsmethode Teile bis zu 75 % schneller hergestellt als bei der Bearbeitung von Knüppeln, Schmieden und Gießen. Diese Effizienz ist einer Reihe von Faktoren zu verdanken: Zum einen entfällt durch den 3D-Druck von Teilen direkt die Notwendigkeit, Werkzeuge zu beschaffen (was auch die Produktionskosten senkt). Zum anderen weist das WAM-Verfahren von AML3D dank fortschrittlicher Drahtvorschub- und Schweißsysteme hohe Abscheidungsraten auf. In einigen Fällen ist es den Kunden von AML3D gelungen, Teile innerhalb von Wochen zu produzieren, für die sie sonst Jahre gebraucht hätten. „In einigen Ländern“, so das Unternehmen, „beträgt die Wartezeit für ein veraltetes NAB-Gussteil zwei Jahre. Unsere Fertigungszeit beträgt etwa zwölf Wochen.“
AML3D hat auch eine Nachhaltigkeitsmission im Einklang mit einer Netto-Null-Wirtschaft. Das Unternehmen betont, dass seine WAM-Technologie, die als DED-Prozess eingestuft wird, zu den Technologien mit dem geringsten Kohlenstoffausstoß in der Metall-AM-Industrie gehört. Dies ist das Ergebnis mehrerer Faktoren, einschließlich offensichtlicherer Faktoren wie z. B. der Minimierung des Materialabfalls durch den Druck von endkonturnahen Teilen, die nur eine minimale Bearbeitung erfordern, der Herstellung von Teilen (ohne Werkzeuge) auf Anfrage und der Tatsache, dass das WAM-Verfahren weniger energieintensiv ist als LBPF- oder EBAM-Technologien. Andere Faktoren, die zur geringeren CO2-Bilanz der Technologie beitragen, sind eher allgemeiner Natur: 3D-gedruckte WAM-Teile haben stärkere Materialeigenschaften und damit eine längere Lebensdauer, die WAM-Technologie ermöglicht auch die Reparatur bestehender Metallkomponenten, was die Lebensdauer von nicht kritischen Altteilen verlängern kann, und schließlich hat Metall-AM im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren ein deutlich besseres Verhältnis zwischen Anschaffung und Betrieb.
Auf die Größe kommt es an
Natürlich haben wir noch nicht über eines der größten Verkaufsargumente von AML3D gesprochen: die anpassbare Größe seiner Plattform für die additive Fertigung von Metall. Zum Vergleich: Das kompakteste Produktionssystem des Unternehmens, die ARCEMY Small, hat eine minimale Druckfläche von 0,5 x 0,5 Metern und eine maximale Druckfläche von 1,2 x 1,2 m. Die größte kommerzielle Plattform, die ARCEMY X, hat ein maximales Bauvolumen von 1,8 x 1,8 m.
AML3D baut auch kundenspezifische Maschinen für seine Kunden und integriert Upgrades wie Linearschienen, Rotationstische, Positionierer mit erhöhter Kapazität und Spitzenwechsler, um die Produktionskapazität und das Volumen zu maximieren. Das bisher größte kundenspezifische System des australischen OEM wurde vom Schiffbauunternehmen Austal für seine USA Advanced Technologies Facility in Charlottesville, Virginia, in Auftrag gegeben. Diese für Ende 2023 angekündigte Anlage basiert auf der Plattform ARCEMY 6700 und hat ein Bauvolumen von bis zu 35 Kubikmetern, mit einem 11.000 kg schweren Positionierer und einer über vier Meter langen Linearschiene. Sie ist für die Produktion von Großbauteilen für Schiffe der nächsten Generation vorgesehen.
Die Software als treibende Kraft
Die ARCEMY-Hardwarelösungen von AML3D werden von zwei Softwareprogrammen unterstützt: WAMsoft und AMLsoft. WAMsoft, ein Slicer- und Bahnplanungstool, ist der erste Schritt im WAM-Workflow, bei dem Benutzer CAD-Modelle zur Druckvorbereitung hochladen können. Das hochautomatisierte Programm generiert optimierte Werkzeugwege für den ARCEMY-Schweißbrenner auf der Grundlage der Teilegeometrie sowie der Systemkonfiguration und der Schweißumgebung. Die intuitive Software bietet den Anwendern außerdem ein hohes Maß an Kontrolle über die Parameter. „Das ARCEMY-System bietet ein umfassendes Spektrum an Funktionen, einschließlich der automatischen Nivellierung von Teilen und verschiedener Brenner- und Webmuster“, sagt Matt Eckhart, AM-Ingenieur bei Laser Welding Solutions, einem Kunden von AML3D. „Die Integration mit WAMsoft hat den Prozess gestrafft und stellt einen bedeutenden Fortschritt in der AM-Technologie dar.“
Sobald das Slicing abgeschlossen und der Werkzeugweg festgelegt ist, kommt AMLsoft zum Einsatz. Dieses Softwareprogramm steuert das ARCEMY-System und verbindet den von WAMsoft erzeugten Werkzeugweg mit der Hardware zur Ausführung. AMLsoft integriert eine Reihe von Funktionen, darunter Echtzeit-Rückmeldungen zu einer Vielzahl von messbaren Parametern (wie Drahtvorschubgeschwindigkeiten und Gasdurchfluss) und die Kontrolle über Produktionszellen (einschließlich Zellenperipheriegeräte wie Schweißgeräte und Roboter) und Materialparameter. Darüber hinaus können die Bediener AMLsoft zur manuellen Überwachung des Druckprozesses verwenden, aber die Software macht den Produktionsprozess dank datengesteuerter autonomer Entscheidungsfindung auch autonomer.
Materialien und Verarbeitung
Der letzte Teil des Angebots von AML3D bezieht sich auf die Materialien. Nach Angaben des Unternehmens ist sein WAM-Verfahren im Vergleich zu anderen Metall-AM-Technologien mit „einer der größten Sorten von Metallwerkstoffen“ kompatibel. Diese Vielseitigkeit ist der Tatsache zu verdanken, dass das WAM-Verfahren zertifizierte Schweißdrähte als Ausgangsmaterial verwendet, von denen es viele Legierungen und Typen gibt. Diese Rohstoffe sind nicht nur billiger als AM-Metallpulver, sondern auch einfacher zu handhaben, da sie nicht so reaktiv sind wie Pulver und keine speziellen Lagerungslösungen erfordern. Bislang hat AML3D fast 30 Arten von Metallrohstoffen erfolgreich 3D-gedruckt, darunter verschiedene Titan-, Kupfer-, Stahl-, Edelstahl- und Nickellegierungen, doch es gibt noch viele weitere Möglichkeiten.
Die mit den ARCEMY-Lösungen von AML3D gedruckten Teile sind nahezu endkonturiert, d. h. wenn enge Toleranzen oder glatte Oberflächen erforderlich sind, ist ein gewisses Maß an CNC-Bearbeitung erforderlich. Andere Nachbearbeitungsschritte wie Wärmebehandlungen oder Überlagerungen sind optional, können aber die Eigenschaften eines gedruckten Bauteils weiter verbessern.
AML3D im Vormarsch
Die Fähigkeiten von AML3D haben dazu geführt, dass die ARCEMY-Plattformen von großem Interesse für industrielle Akteure in den Bereichen Verteidigung, Luft- und Raumfahrt, Schifffahrt, Energie und Fertigung sind. Das Unternehmen hat in letzter Zeit verstärkt auf dem amerikanischen Markt Fuß gefasst und Partnerschaftsvereinbarungen mit Organisationen unterzeichnet, die mit dem US-Verteidigungsministerium (DoD) verbunden sind, wie BlueForge Alliance, um die Möglichkeiten zur Herstellung von Teilen für die US-Marine zu erweitern. AML3D hat außerdem kürzlich ein ARCEMY-System an die Oak Ridge National Laboratories (ORNL) verkauft, um die Einführung von WAM in der Marine zu beschleunigen.
In einer Mitteilung vom September 2024 erklärte AML3D, dass das Unternehmen in den letzten sechs Monaten ein erhebliches Marktwachstum in den Vereinigten Staaten verzeichnete, das vor allem auf das Interesse an der Weiterentwicklung industrieller U-Boot-Anwendungen zurückzuführen war. Das Unternehmen sah eine klare Chance und eröffnete kürzlich ein amerikanisches Büro in Stow, Ohio, das ihm einen besseren Zugang zu dem vielversprechenden Markt verschafft und es ihm ermöglicht, bestehenden Kunden wie Austal USA, Boeing, Cogitic Corporation und Laser Welding Solutions (in Zusammenarbeit mit BlueForge Alliance) mehr Dienstleistungen und Unterstützung zu bieten. Mit anderen Worten, diese Wachstumsphase von AML3D zeigt ein anhaltendes und wachsendes Interesse an der WAM-Technologie und den ARCEMY-Lösungen, ein Trend, der sicher noch weiter zunehmen wird.
Dieser Artikel wurde ursprünglich in dem E-Book VM Focus Metal AM von VoxelMatters veröffentlicht. Lesen oder laden Sie das vollständige eBook kostenlos unter diesem Link herunter.
