Wire arc additive manufacturing (WAAM) är en additiv tillverkningsmetod där man använder sig utav metaller vilket smälts och deponeras lager för lager för att bygga komplexa delar och föremål. Metoden gör det möjligt att bygga stora metall komponenter med låg utrustningskostnader och hög materialanvändning. Dessutom kan metoden reducera tillverkningstiden med 40–60% och efterbehandlingsprocessen med 15–20% beroende på komponentens storlek och i jämförelse med traditionell subtraktiv tillverkning.

Reglering utav WAAM krävs för att få en stabil process, plana ytor och önskad form på slutresultatet. För att reglera processen krävs det att svetsparametrar som CTWD, trådmatningshastigheten, och ström tas till hänsyn samt att parametersamband hittas. Detta är inte enkelt eftersom det är ett flertal parametrar involverade vilket är beroende av varandra och gör den övergripande processen komplicerad. Syftet och målet med detta examensarbete är därför att karaktärisera dessa parametersamband och sedan generalisera dem för utvalda metaller och svetsparametrar med ett empiriskt (matematiskt) uttryck för att kunna höjdreglera metalldeponeringen.

Det utfördes ett flertal experiment på PTC för att kunna nå syftet och målet med detta arbete. Experimenten utfördes med tillverkningsmetoden WAAM och tre material testades med olika svetsparametrar som trådmatningshastigheten och elektrodutstick. De svetsparametrarna som detta arbete fokuserade på var CTWD, trådmatningshastigheten och strömmen vilket dokumenterades för att sedan analysera och hitta ett parametersamband. Det utfördes även korrelationsanalyser och regressionsanalyser för att hitta samband och generalisera dem mellan de testade materialen med ett empiriskt uttryck för att reglera metalldeponeringen.

Resultaten visade sambanden att när trådmatningshastigheten ökades för alla de testade materialen så ökades även strömmen. Det observerade också att när CTWD ökades för alla testade material så minskas strömmen. De utförda linjära regressionsanalyserna visade att det inte var möjligt att generalisera parametersambanden mellan de testade materialen med ett empiriskt uttryck för att höjdreglera metalldeponeringen. Däremot var det möjligt ifall regressionsanalysen gjordes individuellt för de testade materialen och enskilda empiriska uttryck togs fram.

Wire arc additive manufacturing (WAAM) is an additive manufacturing method where you use metals that are melted and deposited layer by layer to construct complex components and objects. The method makes it possible to construct large metal components with low equipment costs and high material usage. In addition, the method can reduce the manufacturing time by 40-60% and the finishing process by 15-20% depending on the size of the component and in comparison, to traditional subtractive manufacturing.

Control of WAAM is required to get a stable process, flat surfaces, and the desired shape of the end result. To control the process, it is required that welding parameters such as CTWD, wire feed speed, and current are considered, and that the relation between the parameters is found. This is not straightforward since there are several parameters involved that are interdependent and complicate the overall process. The purpose and the goal of this bachelor’s thesis are therefore to characterize these relationships between the parameters and then generalize them for selected metals and welding parameters with an empirical (mathematical) expression to be able to control the height of the metal deposition.

Several experiments were performed at PTC in order to achieve the purpose and goal of this assignment. The experiments were performed with the WAAM manufacturing method, and three materials were tested with different welding parameters, wire feed speeds, and electrode protrusions. The welding parameters that this work focused on were CTWD, wire feed speed, and current, which were documented to then research and find a parameter connection. Correlation analyses and regression analyses were also performed to find connections and generalize them between the tested materials with an empirical expression to regulate the metal deposition.

The results showed the correlation that when the wire feed speed was increased for all the tested materials, the current also increased. It was also observed that when CTWD was increased for all tested materials, the current decreased. The linear regression analysis performed showed that it was not possible to generalize the parameter correlation between the tested materials with an empirical expression to control the height of the metal deposition. However, it was achievable if the regression analysis was done individually for the tested materials and individual empirical expressions were made.