Implementing WAAM into welding automation and comparing it with traditional manufacturing methods

Abstract

This study examines the integration of Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) into existing welding automation workflows for producing sub-components used in multi-part assemblies. The research focuses on utilizing existing seam welding robots without hardware or software modifications to evaluate WAAM as a replacement or complementary method to traditional machining and welding. Key areas of investigation include cost-effectiveness, material quality, and the seamless use of existing welding materials in the WAAM process.

For comparison, a bearing housing sub-component, typically machined and welded using conventional methods, was produced using WAAM. Laboratory tests were conducted to assess the structural integrity, material properties, and geometric accuracy of the WAAM-manufactured part. Additionally, a cost analysis was performed to compare the economic aspects of traditional manufacturing methods with those of WAAM. The results provided insights into production costs, material utilization, and overall feasibility and work involved in WAAM integration into an existing welding seam robot.

Tämä työ tutkii lankapohjaisen suorakerrostus (eng. WAAM) tekniikan integroimista olemassa oleviin hitsausautomaatiorobotteihin moniosaisissa kokoonpanoissa käytettävien osakomponenttien valmistamiseksi. Tutkimuksessa keskitytään käyttämään olemassa olevia hitsausrobotteja ilman laitteisto- tai ohjelmistomuutoksia WAAM-tekniikan arvioimiseksi perinteisen koneistuksen ja hitsauksen korvaavana tai täydentävänä menetelmänä. Keskeisiä tutkimusalueita ovat kustannustehokkuus, materiaalilaatu ja olemassa olevien hitsausmateriaalien saumaton käyttö WAAM-prosessissa.

Vertailua varten valmistettiin laakeripesän osakomponentti, joka perinteisesti koneistetaan ja hitsataan tavanomaisin menetelmin, käyttäen WAAM-tekniikkaa. Laboratoriotestit suoritettiin arvioimaan WAAM-valmistetun osan rakenteellista eheyttä, materiaalin ominaisuuksia. Lisäksi suoritettiin kustannusanalyysi, jossa verrattiin perinteisten valmistusmenetelmien ja WAAM-tekniikan taloudellisia näkökulmia. Tulokset antoivat tietoa tuotantokustannuksista, WAAM materiaalilaadusta sekä WAAM-tekniikan integroinnin kokonaisvaltaisesta toteutettavuudesta ja siihen liittyvästä työmäärästä olemassa olevaan hitsausrobottiin.