Lasertechnik spielt eine zentrale Rolle in der Fertigungstechnik, insbesondere im Bereich der Additiven Fertigung. Der Werkzeugmaschinenhersteller Makino und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT haben einen neuen Produktionsprozess mit EHLA3D-Technologie entwickelt, der die Möglichkeiten der Additiven Fertigung erweitern soll. Um das extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) auf eine fünfachsige CNC-Plattform zu übertragen, wurde eine Kinematik ausgearbeitet, die eine schnelle und dynamische Bewegung des Bearbeitungskopfes für den Prozess ermöglicht.
„Die Optimierung des Wärmeeintrags ist ein kritischer Aspekt des EHLA3D-Verfahrens«, erläutert der Materialexperte Min-Uh Ko vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT. „Die Vorschubgeschwindigkeit und der Pulvergasstrahl spielen eine entscheidende Rolle bei der Kontrolle der Wärme, die in das Material eingebracht wird. Durch Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit und den Pulvermassenströmen kann die Wärmezufuhr präzise gesteuert werden, was zur Reduktion der Wärmebeeinflussungszone führt und eine gleichmäßige Beschichtungsqualität sicherstellt.“
Die hohe Aufbaurate ist laut Johannes Finger von Makino ein maßgeblicher Fortschritt. „Durch den Einsatz hoher Vorschubgeschwindigkeiten und einer optimierten Pulverzufuhr wird bei gleichbleibender, oder sogar höherer Präzision eine erheblich verbesserte Effizienz des Materialauftrags erreicht. Die Aufbaurate bei HS-LMD kann so signifikant gesteigert werden, was zu einer Erhöhung der Gesamteffizienz des Fertigungsprozesses führt.“
Die Reparatur und Instandhaltung von hochwertigen Werkzeug- und Maschinenteilen, die im regulären Betrieb hohen Belastungen ausgesetzt sind, war eines der Projektziele. Durch die Möglichkeit, verschleißfeste Schichten präzise und effizient aufzutragen, bietet EHLA3D eine kostengünstige Lösung für die Verlängerung der Nutzungsdauer von Bauteilen in verschiedenen Branchen, einschließlich Bergbau und Schwerindustrie.
Ein wesentlicher Aspekt zukünftiger Entwicklungen soll die Identifikation und Validierung neuer Anwendungsbereiche für das EHLA3D-Verfahren sein. Durch die neugewonnene Flexibilität der verarbeitbaren Materialsysteme lässt sich das erweiterte EHLA-Verfahren auf Anwendungsbereiche transferieren, die aufgrund der Limitationen des LMD-Prozesses üblicherweise nicht untersucht werden konnten. Dies betrifft insbesondere Applikationen mit Multimaterialsystemen und den Druck von feinen Strukturen.
Autor(en): spa
