Metallbauteile per Lichtbogen: WAAM3D setzt auf EWM-Schweißtechnik
- Sascha Surbanoski
- vor 4 Tagen
- 4 Min. Lesezeit
WAAM3D ist ein britisches Unternehmen, das sich auf die additive Fertigung von Metallbauteilen mittels Wire Arc Additive Manufacturing spezialisiert hat. Für die Herstellung hochwertiger Komponenten in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Energie und Schifffahrt setzt das Unternehmen auf Schweißgeräte des deutschen Herstellers EWM. Die Kombination aus präziser Schweißtechnik und digitalem Prozessmanagement macht diesen Ansatz industrietauglich.
Inhaltsverzeichnis
Das Bauteil und der Anwendungsfall
WAAM3D produziert großformatige Metallbauteile, die in anspruchsvollen Industriebranchen eingesetzt werden: Strukturkomponenten für die Luft- und Raumfahrt, drucktragende Teile für die Energiebranche sowie robuste Baugruppen für den Schiffbau. Diese Bauteile zeichnen sich durch komplexe Geometrien, hohe Wandstärken und strenge Materialanforderungen aus. Konventionelle Fertigungsverfahren stoßen hier schnell an Grenzen, sei es durch lange Lieferzeiten für Rohlinge, hohen Materialverschnitt beim Fräsen oder eingeschränkte Designfreiheit beim Guss.
Die gefertigten Teile können Abmessungen im Meterbereich erreichen und bestehen aus Werkstoffen wie Titan, hochlegierten Stählen oder Nickelbasislegierungen. Gerade bei diesen teuren Materialien ist der Materialausnutzungsgrad entscheidend für die Wirtschaftlichkeit. Wie Industriekunden additive Technologien für ähnlich anspruchsvolle Fertigungsaufgaben einsetzen, zeigt auch der Artikel zu DMG Mori Customer Stories: Wie Industriekunden Fertigung neu denken.
Warum hat das Unternehmen auf 3D-Druck gesetzt?
Der klassische Weg für komplexe Metallgroßbauteile führt über Schmieden, Gießen oder subtraktive Bearbeitung aus dem Vollen. Bei kleinen Stückzahlen und individuellen Geometrien ist das teuer und zeitaufwendig. Speziell in der Luft- und Raumfahrt kommen Bauteile hinzu, die aus einem einzigen Materialblock gefräst werden müssen, wobei bis zu 90 Prozent des teuren Ausgangsmaterials als Späne anfallen können. Dieses sogenannte Buy-to-Fly-Verhältnis ist ein zentrales Kostenproblem der Branche.
WAAM3D hat sich darauf spezialisiert, genau diesen Engpass zu adressieren. Durch den schichtweisen Aufbau mit Schweißdraht wird nur so viel Material eingebracht, wie das Bauteil tatsächlich benötigt. Das reduziert den Rohstoffeinsatz erheblich und verkürzt gleichzeitig die Durchlaufzeit gegenüber konventionellen Rohlingslieferketten. Wie konstruktionspraxis berichtet, setzt WAAM3D dabei auf Schweißgeräte von EWM, um die nötige Prozessstabilität und Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.
Verfahren und Material im Detail
Das eingesetzte Verfahren ist WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing, zu Deutsch: Lichtbogen-Draht-Additivfertigung). Dabei wird ein Metalldraht durch einen elektrischen Lichtbogen aufgeschmolzen und schichtweise auf eine Grundplatte oder einen bestehenden Bauteilabschnitt aufgetragen. Als Energiequelle dienen Schweißgeräte, die aus der klassischen Schweißtechnik stammen und für den additiven Einsatz optimiert wurden. Das Verfahren gehört zur Gruppe der DED-Prozesse (Directed Energy Deposition, gerichteter Energieeintrag), bei denen Material und Energiequelle gleichzeitig auf den Aufbaupunkt wirken.
EWM liefert für diesen Prozess speziell angepasste Schweißstromquellen, die eine präzise Steuerung der Wärmeeinbringung ermöglichen. Das ist entscheidend, weil unkontrollierter Wärmeeintrag zu Verzug, Eigenspannungen oder unerwünschten Gefügeveränderungen im Bauteil führen kann. Die Geräte kommunizieren mit der Steuerungssoftware von WAAM3D, sodass Schweißparameter wie Stromstärke, Drahtvorschub und Lichtbogencharakteristik in Echtzeit angepasst werden können. Für den Metall-3D-Druck ist diese enge Verzahnung von Maschinensoftware und Schweißtechnik ein wesentlicher Qualitätsfaktor.
Was wurde konkret verbessert?
Der größte messbare Vorteil liegt beim Materialeinsatz. Während beim Fräsen aus dem Vollen bei Titanteilen oft nur 10 bis 20 Prozent des Ausgangsmaterials im fertigen Bauteil verbleiben, kann WAAM den Materialausnutzungsgrad auf über 80 Prozent steigern. Bei Titanpreisen von mehreren hundert Euro pro Kilogramm ist das ein erheblicher wirtschaftlicher Hebel. Hinzu kommt die Flexibilität bei kleinen Losgrößen: Bauteile, für die sich eine Gussform nicht rechnet, lassen sich mit WAAM ohne Werkzeugkosten produzieren.
Die Lieferzeiten für Rohlinge entfallen weitgehend, da der Draht als Ausgangsmaterial deutlich schneller verfügbar ist als Schmiederohlinge in Sonderlegierungen. Herausfordernd bleibt die Nachbearbeitung: WAAM-Bauteile haben eine raue Oberfläche und müssen für Präzisionsflächen spanend nachgearbeitet werden. Auch die Qualifizierung der Bauteile für sicherheitskritische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt erfordert aufwendige Prüfprozesse, die den Zeitvorteil teilweise wieder aufzehren können.
Übertragbarkeit für den Mittelstand
WAAM ist kein Verfahren, das sich mit einem Desktop-Drucker umsetzen lässt. Eine vollständige Anlage besteht aus einem Industrieroboter oder einem CNC-Portal, der Schweißstromquelle, einer Schutzgasversorgung und einer Steuerungssoftware für die Bahnplanung. Die Investitionskosten für eine einsatzbereite WAAM-Zelle beginnen je nach Konfiguration im sechsstelligen Bereich. Für viele Mittelständler ist der direkte Einstieg daher zunächst nicht wirtschaftlich.
Sinnvoller ist oft der Weg über einen spezialisierten Dienstleister, der die Anlage und das Prozess-Know-how bereits vorhält. Das gilt besonders für Unternehmen im Maschinenbau, Anlagenbau oder in der Energietechnik, die gelegentlich große Einzelteile aus Sonderwerkstoffen benötigen. Wer prüfen möchte, ob ein konkretes Bauteil für WAAM geeignet ist, sollte zunächst Geometrie, Stückzahl, Materialanforderungen und die geforderte Oberflächenqualität analysieren. Bei 3ddrucklife.de können Unternehmen Ersatzteile und Sonderbauteile gezielt anfragen und die technische Machbarkeit klären, bevor eine Investitionsentscheidung getroffen wird.
Persönliches Fazit
WAAM ist eines der wenigen additiven Verfahren, das wirklich großformatige Metallbauteile wirtschaftlich ermöglicht, und das Beispiel von WAAM3D zeigt, dass die Technologie längst über den Laborbetrieb hinaus ist. Was mich an diesem Anwendungsfall besonders überzeugt: Die enge Integration von Schweißstromquelle und Prozesssoftware ist kein Detail, sondern der eigentliche Schlüssel zur Reproduzierbarkeit. Ohne stabile, digital steuerbare Schweißtechnik bleibt WAAM ein handwerkliches Verfahren mit unkalkulierbaren Ergebnissen.
Für den Mittelstand ist WAAM derzeit noch ein Nischenthema, aber eine Nische mit klarem Wachstumspotenzial. Wer Bauteile aus teuren Legierungen in kleinen Stückzahlen fertigt und dabei hohen Materialverschnitt hat, sollte das Verfahren ernsthaft prüfen. Die Kombination aus reduziertem Buy-to-Fly-Verhältnis und wegfallenden Werkzeugkosten kann den Business Case schnell positiv kippen. Ich sehe allerdings auch, dass die Nachbearbeitung und die Bauteilqualifizierung häufig unterschätzt werden. Wer WAAM als „Drucker auf Knopfdruck" betrachtet, wird enttäuscht sein. Als Teil einer durchdachten Fertigungskette ist es jedoch ein echter Mehrwert.
