WAAM: Введение в технологию Wire Arc Additive Manufacturing

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) — это технология 3D-печати и ремонта металлических деталей, относящаяся к группе методов Directed Energy Deposition (DED). В основе WAAM лежит послойное наплавление металла до получения заданной 3D-формы. Этот метод объединяет два производственных процесса: Gas Metal Arc Welding (GMAW, дуговая сварка металлическим электродом) и аддитивное производство (3D-печать).

Процесс WAAM осуществляется с помощью сварочного робота, оснащенного источником питания. Горелка, закрепленная на манипуляторе, плавит металлическую проволоку, формируя трехмерные детали слой за слоем.

Преимущества WAAM

По сравнению с традиционными методами производства (литьем, ковкой) и другими технологиями DED, WAAM обладает рядом ключевых преимуществ:

1. Крупногабаритные детали

Максимальный размер изделия ограничен лишь рабочей зоной робота. WAAM позволяет изготавливать детали объемом более 1 м³, а использование дополнительных манипуляторов и направляющих расширяет возможности производства.

2. Свобода проектирования

WAAM поддерживает создание сложных геометрий, включая топологически оптимизированные и генеративно спроектированные детали, что недоступно при традиционных методах.

3. Низкая себестоимость

По сравнению с лазерным (DMLS) и электронно-лучевым (EBAM) наплавлением, WAAM отличается меньшими затратами на оборудование и высокой скоростью наплавки.

4. Широкий выбор материалов

В качестве сырья используется металлическая проволока, доступная в различных сплавах: от нержавеющей стали (AISI 316L) до титана (Ti6Al4V) и других специализированных материалов.

5. Гибридное производство

WAAM можно комбинировать с традиционными методами (фрезеровкой, токарной обработкой), добавляя функциональные элементы к готовым деталям.

6. Снижение отходов

Технология позволяет минимизировать потери материала (до 50%), что особенно важно при работе с дорогими сплавами, такими как титан.

7. Высокие механические свойства

Детали, изготовленные методом WAAM, часто превосходят по характеристикам литые и кованые аналоги.

WAAM для ремонта металлических деталей

WAAM также применяется для автоматизированного восстановления изношенных компонентов: рельсов, роторов, пресс-форм и штампов. Ручной ремонт таких деталей трудоемок, но с WAAM процесс можно полностью автоматизировать.

Постобработка WAAM-деталей

После печати детали требуют дополнительной обработки для устранения остаточных напряжений и шероховатости поверхности:

• Термообработка — снижает внутренние напряжения, повышая долговечность.

• Механическая обработка (фрезеровка, шлифовка) — улучшает качество поверхности, повышая усталостную прочность и коррозионную стойкость.

Программное обеспечение

Обычно используется ПО Autodesk PowerShape для проектирования и PowerMill для планирования траектории наплавки. Также каждый производитель имеет собственное ПО для управления системой.

Технология WAAM востребована в:

• Судостроении и морской технике

• Аэрокосмической отрасли

• Химической и энергетической промышленности

• Автомобилестроении

• Нефтегазовой сфере

WAAM особенно эффективен, когда требуется:
✔ Экономия материала
✔ Повышение механических свойств
✔ Сокращение сроков производства
✔ Работа с высокопрочными сплавами

Технология WAAM в РФ очень востребована и показывает существенное развитие. Технология представлена решениями от Пермского Политеха (xWeld) и Санкт-Петербургского Политеха, с которыми компания TITAN 3D тесно сотрудничает. Если у Вас есть задача, которую может решить технология WAAM, обращайтесь!