Warum Materialeffizienz über den Erfolg entscheidet
In der industriellen Fertigung ist die Materialeffizienz ein entscheidender Hebel für Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit. Besonders bei Hochleistungswerkstoffen wie Titan oder Inconel ist die Zerspanung aus dem Vollen extrem unwirtschaftlich. Das sogenannte Buy-to-Fly-Verhältnis – das Verhältnis von eingekauftem Rohmaterial zu finalem Bauteilgewicht – kann hier 10:1 oder schlechter betragen.
Das bedeutet: Für ein Bauteil mit 10 kg Endgewicht werden bis zu 100 kg teures Material eingekauft, von dem 90 % als Späne entsorgt werden!
Mit WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) lässt sich dieses Verhältnis auf unter 2:1 senken – eine Materialeinsparung von über 80 %. Das reduziert nicht nur die Stückkosten, sondern auch das gebundene Kapital, den Werkzeugverschleiß und den CO₂-Fußabdruck.
Was ist WAAM? – Ein kurzer Technologie-Einblick
WAAM ist ein drahtbasiertes DED-Verfahren (Direct Energy Deposition), das Metallbauteile schichtweise mittels Lichtbogenschweißen aufbaut. Anstelle von teurem Metallpulver nutzt es kostengünstigen, handelsüblichen Schweißdraht als Ausgangsmaterial.
Technische Vorteile im Überblick:
- Hohe Aufbaurate: Bis zu 5 kg/h für unübertroffene Geschwindigkeit.
- Großformatige Bauteile: Volumen bis zu 8 m³ sind realisierbar.
- Große Materialvielfalt: Titan, Edelstähle, Nickelbasislegierungen, Aluminium u.v.m.
- Endkonturnahe Fertigung (Near-Net-Shape): Minimiert den Aufwand bei der CNC-Nachbearbeitung.
- Volle Prozesskontrolle: Echtzeitüberwachung sichert höchste Qualität.
Der wirtschaftliche Nutzen: Buy-to-Fly & TCO
Die Optimierung der Buy-to-Fly-Ratio ist der Schlüssel zur Senkung der Gesamtkosten (Total Cost of Ownership).
WAAM reduziert den Materialeinsatz drastisch und spart dadurch direkt bei:
- Materialkosten: Besonders wirksam bei teuren Legierungen wie Titan oder Inconel.
- CNC-Bearbeitungszeit: Weniger Materialabtrag bedeutet kürzere Maschinenlaufzeiten.
- Werkzeugkosten: Geringere Zerspanung reduziert den Werkzeugverschleiß.
- Lagerkosten: Kleinere und leichtere Rohlinge benötigen weniger Platz und Kapital.
Nachhaltigkeit: ESG-Ziele mit Effizienz erreichen
WAAM ist nicht nur wirtschaftlich, sondern auch ökologisch eine überlegene Lösung. Die Technologie hilft Unternehmen, ihre ESG-Ziele zu erreichen:
- CO₂-Reduktion: Weniger Materialeinsatz und kürzere Maschinenlaufzeiten senken den Energieverbrauch und die Emissionen. (Beispiel: 70 kg weniger Inconel 625 sparen ca. 1.670 kg CO₂).
- Ressourcenschonung: Effizienter Drahteinsatz statt pulver- oder blockbasiertem Material.
- Reparaturfähigkeit: Verlängert die Lebensdauer von Bauteilen, z. B. durch die gezielte Erneuerung von Impellerschaufeln.
Praxisbeispiele: Energie & Luftfahrt
- Energieindustrie: Ein Impeller-Rohling mit 700 kg Endgewicht kann per WAAM gefertigt werden, anstatt ihn aus einem 2,3 Tonnen schweren Block zu fräsen. Das spart über 1,6 Tonnen Material.
- Luftfahrt: Bei der Fertigung von Strukturbauteilen aus Titan, wie dem Notausstiegsrahmen eines Airbus A350, kann WAAM die Materialeinsparung im Vergleich zur konventionellen Zerspanung auf über 95 % steigern.
Fazit: WAAM als strategischer Hebel
WAAM ist mehr als nur ein Fertigungsverfahren – es ist ein strategischer Hebel für Unternehmen, die Kosten senken, nachhaltig produzieren und flexibler agieren wollen. Die Optimierung der Buy-to-Fly-Ratio ist dabei der zentrale Vorteil, der sich direkt auf den ROI und die Wettbewerbsfähigkeit auswirkt.
