Was ist Laserauftragschweißen?

Laserauftragschweißen ist ein in der Industrie weit verbreitetes Verfahren zur Beschichtung von Bauteilen. Dabei wird das pulverförmige Ausgangsmaterial über ein inertes Trägergas koaxial zur Laserstrahlung in die Prozesszone geführt. Der Laser schmilzt das Pulver und das Substrat zu einer metallurgischen Verbindung auf. Der geringe Aufmischungsgrad zwischen Substrat und eingebrachtem Pulver garantiert die Unversehrtheit der gewünschten Werkstoffeigenschaften.

 

Wozu Laserauftragschweißen?

Durch die große Bandbreite an Pulverwerkstoffen bietet das Laserauftragschweißen eine hohe Flexibilität bei der Beschichtung von Bauteilen. Unabhängig davon, ob es sich um ein Neuteil zur Erstbeschichtung oder um ein gebrauchtes Bauteil zur Wiederaufbereitung handelt, können mit dieser Methode die gewünschten Schichteigenschaften und die geforderte Zielgeometrie reproduzierbar hergestellt werden. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass die Beschichtung gezielt dort aufgebracht werden kann, wo sie tatsächlich benötigt wird. Das auch als Laser-Cladding bezeichnete Verfahren passt sich zudem an die individuelle Substratgeometrie an, da die Bahnplanung bauteilspezifisch erfolgt.

 

Vergleich zu anderen Verfahren

Im Vergleich zu konventionellen galvanischen Verfahren ist Laserauftragschweißen weniger energieintensiv und damit kostengünstiger. Zudem ist es eine umweltfreundliche Alternative zum Hartverchromen, da kein giftiges Chrom (VI) entsteht. Im Gegensatz zum thermischen Spritzen zeichnet sich dieses Verfahren durch einen sehr hohen Pulverwirkungsgrad aus. Das bedeutet, dass mehr Material tatsächlich auf der Oberfläche haftet, wodurch der Ressourcenverbrauch reduziert und Materialkosten eingespart werden.

Die Schutzschichten, die z. B. gegen Verschleiß und/oder Korrosion aufgebracht werden können, sind von hoher Qualität. Sie zeichnen sich unter anderem durch eine geringere Porosität aus, was bedeutet, dass sie weniger Hohlräume enthalten und somit widerstandsfähiger sind. Darüber hinaus treten bei der Schichtbildung weniger Risse auf und die Schicht ist homogener. Zusätzlich werden Einschlüsse von Fremdkörpern oder Verunreinigungen minimiert, wodurch die Haftzugfestigkeit der Schicht höher ist.

 

Qualitätssicherung

Wir befassen uns mit der Entwicklung eindeutiger Qualitätsroutinen entlang der additiven Prozesskette, inklusive des Laserauftragschweißen. Damit wollen wir eine Grundlage für die Zertifizierung additiver Technologien schaffen. Auf der Basis einer durchgängigen Datenaufnahme und einer Verknüpfung dieser Daten mit der erzielten Bauteilqualität leiten wir Maßnahmen zur Optimierung der additiven Produktion ab.

Mit dem Laserauftragschweißen sind wir in der Lage, komplexe Schichtsysteme aufzutragen und bedienen ein breites Werkstoffspektrum von Stählen, Nickelbasislegierungen wie Inconel 625 oder 718 und Kobaltbasislegierungen wie Stellite. Unabhängig davon, ob es sich z.B. um ein Matrixsystem mit Hartmetallpartikeln aus Wolframkarbid oder um gradierte Schichtsysteme aus verschiedenen Werkstoffen handelt - dank unserer präzisen Prozessführung können wir für jeden Anwendungsfall individuelle Beschichtungen realisieren.

Im Rahmen unserer Tätigkeitsschwerpunkte Reparatur, Modifikation und Neuteilfertigung bieten wir Ihnen ein breites Leistungsspektrum. Dazu gehört die Entwicklung und Erprobung neuer Pulverwerkstoffe ebenso wie die Anpassung der Bauteilgeometrie und der Bauteileigenschaften an die jeweilige spezifische Beanspruchung. Auch der Bauteilverzug kann durch Simulation des Prozesses reduziert werden.

Unser Angebot beginnt mit der Beratung und Durchführung von Machbarkeitsstudien und umfasst alle weiteren Schritte bis hin zur Implementierung des Laserauftragschweißen in bestehende Fertigungsketten.

 

Laserauftragschweißen zur Beschichtung von Bremsscheiben

Um der Gesundheitsgefährdung durch Feinstaub entgegenzuwirken, legt die EU in der Kfz-Abgasnorm Euro 7 erstmals auch konkrete Grenzwerte für die Bremsstaubentwicklung fest. Moderne Beschichtungsverfahren können Bremsscheiben ausreichend widerstandsfähig machen, um diese Grenzwerte einzuhalten.

 

Effektive Beschichtungen für Verschleiß- und Korrosionsschutz

Moderne Bauteile sind höchsten Belastungen ausgesetzt. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Lebensdauer stetig. Laser-Cladding bietet hier die Möglichkeit, Bauteile durch das Auftragen von Schutzschichten für herausfordernde Einsatzbedingungen auszulegen.

Optimierung der Aufbaustrategie im additiven Einsatz

Ziel unserer FuE-Arbeiten ist es, einen qualitätsgerechten additiven Aufbau mit hoher Produktivität zu erreichen. Neben experimentellen Untersuchungen übertragen wir numerische Simulationsmethoden aus dem Verbindungsschweißen auf die additive Fertigung. Damit erstellen wir für unsere Kunden virtuell Vorhersagen zum Temperaturfluss, der Maßhaltigkeit und den Eigenspannungen im Laser Cladding.

Qualitätssicherung

Wir befassen uns mit der Entwicklung eindeutiger Qualitätsroutinen entlang der additiven Prozesskette, inklusive des Laser-Pulver-Auftragschweißens. Damit wollen wir eine Grundlage für die Zertifizierung additiver Technologien schaffen. Auf der Basis einer durchgängigen Datenaufnahme und einer Verknüpfung dieser Daten mit der erzielten Bauteilqualität leiten wir Maßnahmen zur Optimierung der additiven Produktion ab.

Ausgewählte Referenzen

Kombinierte Prozesskette

Wir kombinieren das Selektive Laserstrahlschmelzen und das Laser-Pulver-Auftragschweißen in einer Prozesskette, um eine erhöhte Funktionalität additiv gefertigter Bauteile zu ermöglichen.

Sensorik in additiven Bauteilen

3D-Druck und IoT-Lösungen bieten neue Möglichkeiten des Zustandsmonitorings von sichheitskritischen Bauteilen.

Highspeed-Plasma-Laser-Cladding

Das neue Verfahren kombiniert einen Plasmalichtbogen mit Laserstrahlung in einer gemeinsamen Prozesszone und ermöglicht so effiziente metallische Beschichtungen.

Laserstrahl-Reparaturschweißen

Wir entwickeln eine neue Systemtechnik für Reparaturanwendungen, die neben dem Laserstrahlverfahren eine Prozessüberwachung und Simulationsunterstützung bietet.

Certify as you build

Mithilfe künstlicher neuronaler Netze können während der additiven Fertigung Prozessparameter erfasst und auf dieser Basis Vorhersagen über die Bauteilqualität getroffen werden.