Empa erforscht neue Methode zur Stahlinfrastruktur-Reparatur mit WAAM

Das Schweizer Eidgenössische Institut für Materialwissenschaft und Technologie (Empa) erforscht die Verwendung von WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing, Drahtkabel-Lichtbogen-Additive Fertigung) für die Reparatur von Stahlinfrastrukturen. Der Schwerpunkt der Forschung liegt darauf, Risse und beschädigte Bereiche in Brücken und anderen kritischen Stahlkonstruktionen durch drahtgestütztes Elektrodenschweißen und additive Fertigung zu reparieren. Diese Herangehensweise wurde als Alternative zu traditionellen Reparaturmethoden entwickelt und verspricht sowohl Kosten- als auch Zeiteinsparungen.

Warum ist die Reparatur von Stahlkonstruktionen wichtig?

Stahl bildet das Rückgrat der modernen Infrastruktur – von Brücken bis zu Hochhäusern. Trotz des hervorragenden Verhältnisses zwischen Festigkeit und Gewicht unterliegen Stahlelemente im Laufe der Zeit Ermüdungsrissen, Korrosion und Schlagbeschädigungen. Bisherige Reparaturmethoden erfordern in der Regel das Ausschneiden des beschädigten Bereichs und das Anschweißen eines neuen Teils – ein Prozess, der sowohl kostspielig als auch zeitintensiv ist.

Die WAAM-basierte Reparatur funktioniert anders: Sie trägt Metall direkt auf die beschädigte Stelle auf, Schicht für Schicht. Auf diese Weise:

• Wird Material nur dort hinzugefügt, wo es nötig ist, Verschwendung wird minimiert.
• Ein großer Teil der bestehenden Konstruktion bleibt erhalten.
• Die Anwendung kann vor Ort mit tragbaren Systemen durchgeführt werden.

Der Ansatz von Empa

Empa-Forscher optimieren WAAM-Prozessparameter speziell für die Stahlreparatur. Die Arbeiten umfassen kritische Faktoren wie Schichtenqualität, Wärmeeintrag und Management von Eigenspannungen bei verschiedenen Stahlsorten. Ziel ist es, sicherzustellen, dass die mit WAAM aufgetragene Reparaturstelle mechanisch die gleiche oder sogar höhere Festigkeit aufweist wie die ursprüngliche Konstruktion.

Das Team konzentriert sich insbesondere auf Ermüdungsrisse in Brücken und hat in Labortests bereits beobachtet, dass WAAM-Reparaturstellen den Rissfortschritt stoppen und die strukturelle Integrität wiederherstellen können.

Zukunft der WAAM-Technologie in der Infrastruktur

WAAM wird besonders bei der Herstellung und Reparatur großer Metallteile zunehmend verbreitet. Während der Einsatz in der Infrastrukturinstandhaltung noch in der Forschungsphase ist, zeigen die vorläufigen Ergebnisse, dass diese Technologie die Wartungskosten erheblich senken könnte. Mit der Weiterentwicklung von metallischen Additivverfahren und Reparaturtechnologien wird erwartet, dass Methoden wie WAAM zur Standardpraxis bei der Lebensdauerverlängerung von Bauwerken wie Brücken, Viadukten und Industrieanlagen werden.

Obwohl Ucuz3D auf FDM-basierte 3D-Druckdienstleistungen spezialisiert ist, verfolgen wir diese Industrieentwicklungen genau und beobachten, wie Additivfertigungstechnologien das gesamte Ökosystem transformieren. Falls Ihr Projekt eine Komponente hat, die durch FDM-Druck gelöst werden kann, können Sie mit unserem sofortigen Preisrechner die Kosten überprüfen und online bestellen. Weitere Informationen zu den Grundprinzipien der Additivfertigung finden Sie in unserem 3D-Druck-Kostenleitfaden.