Eerder kon u in Metallerie een artikel lezen over het WAALU-project en additieve vervaardiging van hoogsterkte aluminiumlegeringen. We brachten toen een brede verkenning van verschillende legeringen, de procesparameters, depositiestrategieën en nabewerking. In dit vervolgartikel ligt de nadruk op ER7075, met nadruk op industriële implementatie en een haalbaarheidsstudie van een cobot.

WAAM van de hoogsterkte aluminiumlegering ER7075

Materiaal, proces en robottechnologie binnen het WAALU-project

WAAM, of Wire Arc Additive Manufacturing, biedt interessante perspectieven voor de productie van complexe aluminiumcomponenten met een hoge mechanische sterkte. Binnen het WAALU-project wordt de toepasbaarheid van deze technologie op moeilijk lasbare legeringen zoals ER7075 onderzocht. De focus ligt op de evaluatie van verschillende toevoegmaterialen, de optimalisatie van het fabricageproces en de inzet van robot- én cobottechnologie. Het einddoel: een industrieel toepasbare strategie ontwikkelen voor de additieve vervaardiging van hoogsterkte aluminiumstructuren.

Aluminiumlegeringen

Aluminium en zijn legeringen worden op grote schaal gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, de militaire sector, de maritieme industrie, de spoorwegen en andere industrieën vanwege hun lage dichtheid, hoge sterkte, uitstekende thermische geleiding en corrosiebestendigheid.

Echter, zuivere aluminiumlegeringen hebben lage mechanische eigenschappen, waardoor de toevoeging van elementen zoals Cu, Mg, Mn, Zn en Li noodzakelijk is voor verbetering van de eigenschappen. Warmtebehandelbare legeringen, zoals de 2xxx-, 6xxx- en 7xxx-series, verkrijgen hun sterkte door precipitatieharding, terwijl andere legeringen gebaseerd zijn op koudvervorming.

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)

WAAM van aluminiumlegeringen richt zich voornamelijk op de 2xxx-, 4xxx- en 5xxx-series, vanwege hun goede lasbaarheid, terwijl onderzoek naar de 6xxx- en 7xxx-series beperkt blijft. WAAM is geschikt voor de fabricage van aluminiumlegeringen, maar problemen zoals stollingsscheuren, porositeiten, een inconsistente microstructuur, restspanningen, de vorming van oxidelagen en vervorming maken het tot een belangrijk onderzoeksonderwerp.

Toevoegmaterialen

In het kader van het WAALU-project worden experimenten uitgevoerd met betrekking tot de WAAM-fabricage van ER7075-aluminium, met als doel ervaring op te bouwen en richtlijnen te bieden aan de industrie. Binnen dit kader worden verschillende toevoegmaterialen, geleverd door diverse fabrikanten (zie figuur 1), vergeleken wat betreft printbaarheid en uiteindelijke mechanische eigenschappen van de geprinte stukken, waarbij wordt benadrukt dat de kwaliteit van het toevoegmateriaal een invloed heeft op het uiteindelijke WAAM-deel.

 

Resultaten

De voorlopige resultaten tonen aan dat de ER7075-stukken, geproduceerd met WAAM, een hoge mechanische kwaliteit hebben, mede dankzij het ontbreken van de interne defecten die typisch zijn voor deze aluminiumserie. De behaalde resultaten worden gebruikt voor het ontwikkelen van een fabricage- en bewerkingsstrategie voor de demonstrators, geselecteerd door het projectconsortium (figuur 2).

 

Om de toegankelijkheid van het WAAM-proces voor aluminium te vergroten voor meer industriële spelers, werd ook een haalbaarheidsstudie voorgesteld om de mogelijkheid te onderzoeken van het gebruik van een collaboratieve robot (cobot) voor de productie van onderdelen met een lagere complexiteit. Het fabricageproces is te zien in onderstaande video: een WAAM-fabricage van ER5183-legering met behulp van een cobot.

WORKSHOP
Als eindresultaat van het project is een workshop gepland voor de lasindustrie en de academische wereld, en dit op 5 november 2025 bij het Belgisch Instituut voor Lastechniek. Tijdens deze workshop zullen alle behaalde resultaten worden besproken, gevolgd door een praktische demonstratie van de WAAM-fabricage van hoogsterkte aluminiumlegeringen met behulp van een robot en een cobot. Bent u geïnteresseerd? Volg ons dan op LinkedIn voor informatie over de workshopregistratie.

WAALU is een onderzoeksproject tussen het Belgisch Instituut voor Lastechniek (BIL), de Université Catholique de Louvain (UCLouvain) en John Cockerill als industriële partner. Het project wordt gefinancierd door Wallonie Recherche SPW onder subsidie nr. 2110124.