Produkcja addytywna łukiem liniowym należy do kategorii druku 3D z ukierunkowanym osadzaniem energii. Technologia DED to technologia druku 3D metalu, która polega na osadzaniu materiałów metalowych w postaci proszku lub liniowej za pomocą dyszy zamontowanej na wieloosiowym ramieniu. Skoncentrowane źródło energii, tj. laser, wiązka elektronów lub plazma, jest wykorzystywane do topienia materiału podczas budowania części warstwa po warstwie. W przypadku WAAM jako źródło ciepła wykorzystuje się łuk, inspirowany spawaniem łukowym.
Technologia WAAM opiera się na zasadzie różnych technologii automatycznego spawania z wykorzystaniem systemów zrobotyzowanych: metalem w gazie obojętnym lub metalem w gazie aktywnym, wolframem w gazie obojętnym lub drutem spawalniczym łukiem plazmowym. Istnieje również proces spawania zimnego metalu wywodzący się z metody MIG, który został stworzony przez firmę Vonens w 2004 roku. Wszystkie rodzaje metali są kompatybilne z WAAM. Należą do nich stopy tytanu, aluminium, niklu i stali.
Podobnie jak w przypadku innych procesów DED, wytwarzanie przyrostowe metodą łuku drutowego jest często wykorzystywane do naprawy sprzętu i kopiowania części, które nie są już produkowane, w celu konserwacji starych maszyn. Jednakże technologię tę można zastosować również do wykonania kompletnych części. Produkcja addytywna łukiem drutowym jest szczególnie odpowiednia dla sektorów lotniczego i kosmicznego, motoryzacyjnego, energetycznego i obronnego. Służy do wytwarzania prototypów, form, pojedynczych części oraz produkcji małoseryjnej. Jednak jego zastosowanie w produkcji masowej jest nadal badane, chociaż szczególnie nadaje się do produkcji dużych części metalowych.
Na przykład w sektorze lotniczym Naval Group wykorzystuje technologię wytwarzania przyrostowego za pomocą łuku liniowego do produkcji śmigieł do statku polującego na miny. W sektorze energetycznym firma Vallourec wyprodukowała pierwszy pierścień uszczelniający przy użyciu technologii addytywnej w postaci łuku drutu, aby zapewnić bezpieczeństwo elektrowni wodnej EDF Hydro, o średnicy 1 metra i wadze 100 kg. W dziedzinie robotyki MX3D wykorzystał tę technologię również do produkcji łączników ze stali konstrukcyjnej. MX3D wykorzystuje również dodatek łuku drutowego do produkcji złączy rurowych dla przemysłu naftowego i gazowego, a także przekładni i niestandardowych komponentów do dużych maszyn. MX3D zbudował nawet most w Amsterdamie, korzystając z procesu wytwarzania addytywnego za pomocą łuku drutowego! Ponadto firma Relativity Space wykorzystała tę technologię do zbudowania lekkiej wyrzutni Terran 1. Innym powszechnym zastosowaniem jest produkcja form przemysłowych z tworzyw sztucznych.
Druk 3D z wykorzystaniem łuku liniowego ma wiele zalet. Po pierwsze, prędkość druku jest duża, co pozytywnie wpływa na czas produkcji. Koszt jest również niższy niż w przypadku maszyn wykorzystujących technologię topienia w złożu proszkowym, zwłaszcza selektywnego topienia laserowego. Technologia wytwarzania przyrostowego łukiem drutowym wyróżnia się również możliwością wytwarzania bardzo dużych części. Jak wspomniano wcześniej, dostępnych jest również wiele kompatybilnych metali.
Proces wytwarzania addytywnego drutu i łuku ma również swoje ograniczenia. Ponieważ pozwala na szybsze drukowanie, dokładność szczegółów i wymiarów części jest mniej odtwarzana w porównaniu z technologią topienia w złożu proszkowym. Części wyprodukowane przy użyciu technik wytwarzania przyrostowego za pomocą łuku liniowego mogą wykazywać defekty, takie jak pory wewnętrzne, które zmniejszają właściwości mechaniczne części, zarówno statyczne, jak i zmęczeniowe. Dotyczy to szczególnie części aluminiowych.
Naprężenia własne to kolejna anomalia, która może wystąpić w technologii WAAM. Mogą powodować deformację rozmiaru i/lub kształtu części, zwłaszcza poprzez zagniatanie, wypaczanie lub nakładanie warstw. Wszystkie te zjawiska charakteryzują się warstwami drukowanych części, czy to górną, dolną, czy też w przypadku warstwowania, deformacją wszystkich warstw. Odkształcenia te spowodowane są bardzo wysokimi temperaturami pracy oraz właściwościami technicznymi materiału. Kiedy na część zostaną przyłożone siły, spowodują one, że część będzie słabo trzymała.
Aby ograniczyć występowanie tych wad, należy poznać wszystkie parametry wytwarzania addytywnego łuku drutowego, aby jak najdokładniej je ustalić. Zapewni to stałe osadzanie się stopionego metalu, a także stałe ciepło. Prędkość odwijania, prędkość podawania, prąd, napięcie, grubość warstwy, natężenie przepływu gazu osłonowego i odstęp między elektrodami to kluczowe czynniki zapewniające płynną pracę.
Istnieją jednak również rozwiązania techniczne, które mogą złagodzić te anomalie. Należą do nich hartowanie przez zgniot lub walcowanie. Metoda ta polega na dociskaniu ściegu spoiny wałkiem w fazie chłodzenia. Zmniejsza to porowatość. Aby zmniejszyć naprężenia własne, materiał można wstępnie podgrzać. Należy pamiętać, że niektóre materiały i stopy są bardziej podatne na pękanie lub rozwarstwianie niż inne, np. stopy aluminium-miedź, aluminium-tytan i aluminium-żelazo.
Podobnie jak w przypadku innych technologii wytwarzania przyrostowego, wymagana jest znaczna ilość prac wykończeniowych. Obróbkę końcową przeprowadza się przy użyciu tradycyjnych technik przetwarzania. W niektórych zastosowaniach wytwarzania przyrostowego metodą łuku drutowego do przetwarzania na etapie drukowania można wykorzystać drugiego robota.
Do producentów drukarek 3D korzystających z technologii wytwarzania przyrostowego za pomocą łuku liniowego należą między innymi Prodways, których drukarki 3D wykorzystują wytwarzanie przyrostowe za pomocą łuku liniowego - proces TIG, Norsk Titanium i jego wewnętrzny proces szybkiego osadzania plazmowego, między innymi GEFERTEC, MX3D, WAAM3D i Lincoln Electric.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. to zaawansowane technologicznie przedsiębiorstwo specjalizujące się w badaniach i rozwoju, produkcji i sprzedaży automatycznej maszyny do napawania laserowego, szybkiej maszyny do napawania laserowego, maszyny do hartowania laserowego, spawarki laserowej i laserowego sprzętu do drukowania 3D. Nasze produkty są tanie i sprzedawane w kraju i za granicą. Jeśli interesują Cię nasze produkty, skontaktuj się z nami pod adresem bob@gshenglaser.com.