Herstellung von 3D‐gedruckten Stahlknoten

Bergmann, Jean Pierre; Lange, Jörg; Hildebrand, Jörg; Eiber, Mathias; Erven, Maren; Gaßmann, Christof; Chiang, Chen‐Hao; Lenz, C.; Röder, Thorsten; Bashariar, Wais

doi:10.1002/stab.202000080

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“…Der vorliegende Beitrag zeigt auf, dass mit additiven Fertigungsmethoden neuartige Ansätze zur Verbindungstechnik angedacht werden können, die sich hinsichtlich Kosten, Reduktion von Fertigungsschritten und geometrischer Flexibilität positiv auf den Metallbau auswirken werden. Neue, erst vor Kurzem veröffentlichte Beiträge zeigen die Aktualität des Themas [15, 16]. Wenngleich sich diese Bauweise derzeit erst noch im Anfangsstadium befindet, werden 3D‐Drucker immer genauer, schneller und kostengünstiger, sodass diese Technik nun auch umfassend zu Aspekten des Bauwesens erforscht werden muss, zumal sich der 3D‐Druck sehr gut für die digitale Fabrikation eignet, also der direkten Vernetzung von Design und Ansteuerung der Werkbank.…”

Section: Zusammenfassung Und Ausblickunclassified

Tragende 3D‐Druck‐Verbindungsknoten für Metallanschlussstäbe

Laufs¹

2020

Stahlbau

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Der Beitrag nimmt Bezug auf die Frage, inwieweit aus Sicht der Tragwerksplanung der rasante Fortschritt im Bereich des 3D‐Drucks auch auf die Verbindungstechnik im Bauwesen (Metallbau) übertragen werden kann und welche neuen Möglichkeiten sich für den Tragwerksplaner hieraus ergeben. Dabei hilft der Ansatz der digitalen Fabrikation, nämlich Entwurf und Berechnung digital parametrisch vorab bereits so aufzuarbeiten, dass die 3D‐Geometrien dann direkt vom 3D‐Drucker eingelesen werden können – von der frühen Entwurfsphase bis hin zur Werkbank ist alles vernetzt. Je nach Projekt lassen sich Freiformen wirtschaftlich programmieren, da auch Verschraubung und weitere Anschlusselemente zu benachbarten Konstruktionsschichten direkt mit integriert werden können und somit Fabrikationsschritte reduzieren. Derzeit gibt es erst wenig mit 3D‐Printknoten gebaute Beispiele, von denen einige temporäre Projekte hier beschrieben werden. Ebenfalls werden erste axiale Zug‐ und Dreipunktbiegeversuche an Kunststoffproben ohne und mit Faserverstärkung samt ihrer beobachteten Versagensformen vorgestellt. Aus Sicht des Metallbaus sind noch viele offene Fragen zu Materialfestigkeit, Dauerhaftigkeit, Langzeit‐Witterungsbeständigkeit und Brandschutz solcher 3D‐Druckteile zu erforschen, damit geeignete Materialien und verlässliche Druckprozesse in der nahen Zukunft auch bauaufsichtlich zugelassen werden können, um eine breitere Praxisanwendung zu ermöglichen.

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Section: Zusammenfassung Und Ausblickunclassified

Tragende 3D‐Druck‐Verbindungsknoten für Metallanschlussstäbe

Laufs¹

2020

Stahlbau

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3D‐gedruckte Stützen mit außergewöhnlicher Geometrie

2022

Self Cite

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Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ist ein Schweißverfahren, mit dem dreidimensionale Strukturen aus Stahl hergestellt werden können. Wie andere additive Fertigungstechnologien ermöglicht es die Herstellung geometrisch komplexer Strukturen, die mit herkömmlichen Methoden nicht oder nur sehr aufwendig realisierbar sind. In diesem Beitrag wird ein Arbeitsablauf vom Entwurf bis zur Fertigung für den Einsatz von WAAM im Rahmen der Herstellung von Stützen mit außergewöhnlicher Geometrie vorgestellt. Hierbei wird die Erforschung von Materialverhalten und Prozessparametern mit dem Ziel kombiniert, ein digitales Werkzeug für den Entwurf und die Fertigung von Bauteilen mittels WAAM bereitzustellen. Um die gewünschten Geometrien zu erreichen, werden die erforderlichen Schweißparameter erfasst und in einem rudimentären Digitalen Zwilling gespeichert. Ergänzt wird dies durch mehrere Prozesskontrollen, die während des Druckprozesses durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das Objekt wie geplant erzeugt wird. Schließlich werden die Strukturen hergestellt und einer kritischen Bewertung unterzogen, um das Potenzial für zukünftige Anwendungen zu ermitteln. Die Herausforderung, geometrische Komplexität mit der Fertigung in großem Maßstab zu verbinden, stellt einen nächsten Schritt in der Integration von WAAM in den Stahlbau dar.

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Potential of thermography for the monitoring of DED-Arc processes

Müller,

Hensel

2024

Weld World

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Thermography is a technique that uses, e.g., an infrared camera to visualize and measure the temperature of an object. It is often used in industrial and scientific applications to identify areas of heat loss, overheating, and other thermal anomalies. In the context of the DED-Arc (Direct Energy Deposition) process, thermography can be used to monitor the process and evaluate the temperature profile of the produced part. This can help to ensure the quality and reliability of the product, as well as to predict the resulting mechanical properties of the produced part. However, for other AM processes like LPBF (laser powder bed fusion), thermography is already used in industrial applications while for DED-Arc it is still a challenge to reliably determine the dynamically changing emission coefficient, as the emissivity strongly depends on the surface conditions. This means the emission coefficient differs for changes in surface conditions like impurities from soot and annealing colors. This work focuses on the potential of thermography for monitoring the DED-Arc process. A workflow for generating a calibration function for the emission coefficient ε is presented. In the context to the focus of this work, the resulting ε(T) function differentiates between the first three deposited layers and shows the change of emissivity for higher temperatures. This function is then used to correct the measured temperature profile with regard to different surface conditions and thus emission coefficients of a DED-Arc part. Highlights 1. Temperature-dependent function for correcting the emissivity for DED-Arc with steel was defined. 2. Emissivity is also influenced by the purity of the surface, leading to higher emissivity coefficients in layers that are previously deposited. 3. t8/5 times are also affected by a wrongly set emission coefficient; deviations from the corrected t8/5 time depend on the cooling speed.

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Herstellung von 3D‐gedruckten Stahlknoten

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Tragende 3D‐Druck‐Verbindungsknoten für Metallanschlussstäbe

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