Werkstoffe Laser optimal fokussieren dank amorphem Metall

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Fest, aber hochelastisch: Eine amorphe Legierungen auf Zirkonium-Basis wird der neue Werkstoff für ein hochbelastbares Motorspindellager in der Fokussiereinheit von Trumpf-Lasern. Das additiv gefertigte Lager sorgt für eine hochgenau reproduzierbare Verfahrposition und damit präzise Optik.

Laserschweißen, -schneiden und -auftragsschweißen sind die Aufgaben, die Trumpfs Trulaser 3000 erfüllt. Dafür ist sie mit einem Scheibenlaser ausgestattet. Um dessen Strahl optimal auf die Bauteiloberfläche zu fokussieren, fand Trumpf während der gemeinsamen strategischen Partnerschaft mit Heraeus Amloy das geeignete Material für das hochbelastbare Motorspindellager der Fokussiereinheit. Das Material musste fest, aber auch elastisch sein und hohe Spannungen aushalten. Vieles wurde vorher ausprobiert, mit den Ergebnissen war Trumpf aber bisher nicht zufrieden. „Erst mit unseren amorphen Legierungen auf Zirkonium-Basis boten wir Trumpf eine neue Perspektive an – und haben überzeugt“, fasst Valeska Melde, Head of Marketing and Sales bei Heraeus Amloy, zusammen. Wo vorher Stahl aus dem Vollen gefräst wurde, erzeugt jetzt ein 3D-Drucker das neue Spindellager aus der amorphen Legierung. Diese junge Materialklasse ist zwar teurer als gängige Industriemetalle, macht diesen Preis aber durch ihre Qualität und Zuverlässigkeit in der Anwendung wett.

Das Material ohne innere Fehlstellen

Die Atome von amorphen Metallen sind im Inneren völlig regellos (amorph) angeordnet. Das macht sie härter, elastischer, korrosionsbeständig, schockabsorbierend und fester als gewöhnliche metallische Legierungen. Von außen sehen amorphe Legierungen wie gewöhnlichen Metalle aus, haben einen einheitlichen Oberflächenglanz und verkratzen aufgrund ihrer Härte von 480 HV nicht so leicht. Verformungen bis 2 % sind rein elastisch, federn also zurück, wobei die entsprechende Energie wieder zurückgegeben wird.