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Instandhaltung

Fertigen und Instandsetzen mit generativen Laserverfahren

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Auftragschweißen wird vorwiegend für präzise Maschinenbaukomponenten eingesetzt

Das Anwendungsspektrum des Auftragschweißens umfasst die Reparatur von Bearbeitungsfehlern und verschlissenen Bereichen, die Modifikation von Bauteilgeometrien durch generativen Auftrag und den lokalen Verschleiß- und Korrosionsschutz. Als Zusatzwerkstoffe kommen diverse metallische Legierungen infrage (Fe-, Ni-, Co-, Cu-, Al-Basislegierungen). Durch entsprechende Variationen in der Pulverzufuhr von Lage zu Lage können auch gradierte Schichten erzeugt werden, die einen angepassten Übergang (zum Beispiel bezüglich Härte oder chemischer Zusammensetzung) von dem Substrat- zum Schichtwerkstoff ermöglichen [1].

Die aktuellen Forschungsarbeiten im Innovationscluster Adam beschäftigen sich mit der Entwicklung eines Technologieprozessors, welcher dem Anwender technologische Parameter für seine Anwendung zur Verfügung stellt. Hierzu werden eine Datenbank, ein FEM-Modell und empirische Prozessdiagramme für verschiedene Werkstoffe entwickelt. Das Auftragschweißen wird vorwiegend für teure und präzise Maschinenbaukomponenten eingesetzt. Im Bereich Werkzeug- und Formenbau hat sich das Auftragschweißen für die Instandsetzung und Modifikation von Spritzguss- und Umform- beziehungsweise Tiefziehwerkzeugen etabliert. Bild 5 zeigt eine reparierte Spritzgussform, an der zwei Bereiche generativ wiederhergestellt wurden.

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Komponenten aus dem Turbomaschinenbau werden heute mit konventionellen Techniken wie WIG-(Wolfram-Inertgas-) Schweißen, Elektronenstrahlschweißen, thermisches Spritzen oder LAS (Bild 6) repariert. Der Laser bietet hier Vorteile wie höhere Prozessgeschwindigkeiten und dadurch geringere Prozesszeiten, konturgenauen Auftrag (weniger Nachbearbeitung) und geringe Wärmeeinbringung (weniger Verzug).

SLM und LAS ermöglichen neue Produktdesigns

Die Verfahren Selective Laser Melting und Auftragschweißen weisen ein hohes Potenzial für die generative Fertigung auf, da komplexere Geometrien mit höherer Funktionalität als mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden können. Zudem werden neue Produktdesigns (zum Beispiel Leichtbaudesign durch Hohlstrukturen) ermöglicht, die durch Gießtechnik oder Zerspanung nicht darstellbar sind.

Während das SLM-Verfahren mehr im Bereich der Fertigung von Komponenten zu finden ist, wird das LAS zurzeit vorwiegend für die Instandsetzung teurer Maschinenkomponenten eingesetzt. MM

Literatur

[1] A. Gasser et al., Maßgeschneiderte Oberflächen und Bauteile, LTJ, July 2010, Nr. 4, S. 47-52.

* Dr. Andres Gasser leitet die Gruppe Laserauftragschweißen am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in 52074 Aachen, Tel. (02 41) 89 06-2 09, andres.gasser@ilt.fraunhofer.de

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