3D printen via (standaard) lasrobot: Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM)

Wire and Arc Additive Manufacturing (afkorting: WAAM) is een vorm van 3D opbouw voor metalen onderdelen. Deze techniek maakt gebruik van een (standaard) lasrobot met lasdraad.  Deze lasrobots kunnen 1 of meerdere kilo's materiaal per uur lassen wat toelaat om grotere stukken (tot ongeveer 2x2m) kostenefficiënter én sneller te gaan produceren dan met andere additive manufacturing technieken (meestal op basis van poeder). 

In buitenlandse onderzoekscentra zijn al heel wat interessante resultaten geboekt met deze technologie. Bijvoorbeeld in het printen van reserveonderdelen voor offshore, maritieme toepassingen, ruimte- en luchtvaart, prototypes, herstellingen, alternatief voor gietstukken ...

Het is onze betrachting, door een praktijkgericht onderzoek, deze kennis ook in Vlaanderen op te bouwen. Dit doen we door de competenties van het Belgisch Instituut voor Lastechniek (BIL) te koppelen aan de kennis rond metaal 3D printen bij VIVES Hogeschool, en de onderzoeksgroep lastechniek aan de KU Leuven.

Additive Manufacturing vormt een essentiële schakel binnen Industrie 4.0. Vlaanderen is één van de koplopers op het gebied van Metal Additive Manufacturing, ofwel het 3D-printen van metalen onderdelen. Een kansrijke technologie die in Vlaanderen echter sterk onderbelicht is, is Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM). Met deze techniek kunnen metalen onderdelen met behulp van een standaard lasrobot worden opgebouwd uit lasdraad. In de ons omringende landen hebben onderzoekscentra al veel interessante resultaten geboekt met deze techniek.

WAAM kan, net als andere 3D-printtechnieken, worden ingezet voor het produceren van unieke stukken, kleine series of prototypes. Onderdelen met een complexe (interne) geometrie of producten die uit meerdere materialen bestaan, kunnen door middel van 3D-printen efficiënter vervaardigd worden dan met conventionele processen. WAAM maakt gebruik van standaard lasrobots. Een lasrobot kan meerdere kilo’s materiaal per uur lassen, waardoor grotere onderdelen kostenefficiënter en sneller geproduceerd kunnen worden dan met andere 3D-printtechnieken (meestal op basis van poeder). Bijkomend voordeel is dat bedrijven hun bestaande investering in een lasrobot beter kunnen laten renderen, doordat de robot ingezet kan worden voor 3D-printwerk op momenten dat hij anders stil zou staan (‘s nachts, weekends).

De algemene doelstelling van dit praktijkgericht onderzoeksproject is om bedrijven bekend te maken met de WAAM-technologie en hen de tools te geven om de mogelijkheden van WAAM zelf te benutten.

Concrete doelen:

• Onderzoek naar de mogelijkheden om een willekeurige lasrobot om te bouwen tot een WAAM 3D-printrobot. KPI’s: Het organiseren van 3 workshops of bedrijfsbezoeken rond WAAM-printen en het ombouwen van minimaal 2 bestaande lasrobots voor WAAM.
• De deelnemende bedrijven aan de hand van concrete cases een diepgaand inzicht geven in de mogelijkheden en beperkingen van WAAM en hen de kennis aanreiken om er zelf mee aan de slag te gaan. KPI: Het uitwerken van 3 concrete cases.
• Het opzetten van een opleiding voor operatoren en/of het integreren van de opleiding in bestaande opleidingen. KPI’s: Het uitwerken van 1 opleiding rond 3D WAAM-printen en het opzetten van een praktisch handboek voor (product)ontwerpers.

Aan de hand van een aantal concrete cases zullen we deelnemende bedrijven inzicht verschaffen over de mogelijkheden van deze technologie en hen de kennis aanreiken om er zelf mee aan de slag te gaan. 

Doordat WAAM  gebruik maakt van standaard lasrobots (bijv halfautomaat), kan dit proces een mogelijkheid bieden om bestaande investeringen in lasrobots beter te laten renderen. De overcapaciteit die nu in vele bedrijven bestaat, kan verder worden benut door op momenten dat de robots anders stilstaan (vb nacht/ weekend) deze aan te wenden voor 3D laswerk.

Door deelname aan het collectieve project krijgt u inzicht in de  randvoorwaarden, technische en financiële aspecten van deze techniek.

Voor welke bedrijven?

• Leveranciers/ fabrikanten van lasrobots en systeemintegratoren
• Software ontwikkelaars (CAD/CAM, prijsberekening, ...)
• Bedrijven die mogelijkse toepassingen hebben voor de onderdelen geproduceerd met WAAM.
• Bedrijven die componenten maken waar veel frees- of verspaanwerk aan is en waar WAAM minder nabewerkingen vereist
• Bedrijven die lasrobots inzetten in hun productieproces  en geïnteresseerd zijn naar gebruik van  WAAM op hun machinepark.
• Ontwerpbureaus die meer willen te weten komen over de mogelijkheden ivm het ontwerpen van WAAM stukken.

Er gelden dezelfde drivers als bij andere additief geproduceerde onderdelen:

• Unieke stukken (customisatie) of kleine series
• Complexere (interne) geometrie - Combinatie van functies
• Gewichtsbesparing
• Multi materialen

Bij interesse, contacteer:

• Wim Verlinde (BIL): Wim.Verlinde@bil-ibs.be
• Patrick Vanrymenant (KUL): Patrick.VanRymenant@kuleuven.be
• Tim Claeys (VIVES): tim.claeys@vives.be

1. 3 technische WAAM posters (WAAM welding parameters, WAAM deposition strategies, WAAM postprocessing). Gratis download op: bil-ibs.be/project/3d-printen-standaard-lasrobot-wire-and-arc-additive-manufacturing-waam
2. Engelstalige WAAM guideline "3D printing with gas metal arc welding - get your welding robot started with 3D printing" die merk en software onafhankelijk is. Gratis download op: bil-ibs.be/webform-download-waam-guideline
3. 5 industriële cases die opgenomen zijn de Engelstalgie WAAM guideline. Gratis download op: bil-ibs.be/webform-download-waam-guideline