Additive Fertigung Mit dem Laser den Sensor schützen

Redakteur: Simone Käfer

Das additive Fertigungsverfahren DMD (direct metal deposition) von OR Laser schützt Sensorelemente durch einen laserbasierten Auftrag von Hartlegierungen. Damit soll sich deren Langlebigkeit deutlich steigern lassen.

Firma zum Thema

Beim additiven Pulverauftragschweißen schmilzt der Laser nur minimal punktuell die Oberfläche des Sensors auf.
Beim additiven Pulverauftragschweißen schmilzt der Laser nur minimal punktuell die Oberfläche des Sensors auf.
(Bild: Bild: O.R. Lasertechnologie GmbH)

Die kompakte Laserschweißanlage EVO Mobile eignet sich vor allem für Verschleißschutz, Reparatur und Designänderung. Das System arbeitet mit geringen Laserleistungen ab 200 W. Durch eine Auftragsrate von 5000 mm³/h, ist die Lösung für verschiedene Applikationen geeignet. Das macht die Anlage hocheffizient bei gleichzeitig niedrigen Anschaffungskosten, verspricht der Hersteller OR Laser.

Das Verfahren

Die Idee für den Verschleißschutz von Sensoren besteht darin, sie mit einer Hartlegierung auf Cobalt-Chrom-Basis, Stellite, zu beschichten und damit dauerhaft gegen Verschleiß zu schützen. Stellite sind schwer zu bearbeitende, harte Legierungen. Im konventionellen Verfahren werden sie in etlichen Schweißlagen in einer dicken Schicht von mehreren Millimetern aufgetragen. Dabei wird das Material des Sensors durch die hohe Hitzeeinwirkung stark durchmischt. Der Materialverbrauch steigt deshalb deutlich bei Anwendung des konventionellen Verfahrens.

Beim additiven Pulverauftragschweißen dagegen schmilzt der Laser nur minimal punktuell die Oberfläche des Sensors auf. Koaxial zum Laser wird das metallische Pulver, das eine Körnung von 45 bis 90 µm aufweist, aufgebracht und geht eine feste Verbindung mit der Objektoberfläche ein. Punktgenauer Materialauftrag, geringer Wärmeeintrag in das zu bearbeitende Material und eine verzugs- und rissfreie Bearbeitung sind die Vorteile.Spurbreiten von 200 µm bis 2 mm sind möglich.

Die koaxiale Anordnung erlaubt eine von der Schweißrichtung unabhängige homogene Qualität des Materialauftrags, wodurch das Werkstück in jede Richtung gedreht werden und, sofern erforderlich, auch in drei Dimensionen „wachsen” kann. Die Laserparameter können auch noch während des Prozesses an geänderte Verhältnisse angepasst werden.

Um Oxidationen und winzige Blasenbildung zu verhindern, läuft der Vorgang unter Schutzgasatmosphäre mit dem Edelgas Argon ab. Das Ergebnis ist eine neuwertige Qualität der Bauteile, eine poren- und rissfeste Veredelung, endkonturnah und sauber. Der Sensor selbst wird bei diesem„minimal-invasiven Verfahren kaum beeinflusst, seine Verschleißbeständigkeit jedoch erheblich verbessert.

Die Düse

Das Team der Forschungs- und Entwicklungsabteilung con OR Laser entwickelte in einjähriger Forschungsarbeit gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut die effiziente, leicht installierbare Pulverdüse, die mit hoher Wiederholgenauigkeit und automatisiert arbeitet. „Wir sind stolz darauf, mit unserem additiven Laserverfahren die Haltbarkeit der Sensoren zu verbessern”, so Markus Wolf, Leiter Forschung und Entwicklung bei OR Laser. Die Anlagen werden komplett in Deutschland gefertigt, die Düse ist die erste Anlagenerweiterung ihrer Art, die eine Kombination von Draht- und Pulverauftragschweißen ermöglicht.

Passende Tools

Neben Laserschweißsystemen werden bei OR Laser auch die passenden Steuerungskonzepte entwickelt. So kann über die CAD/CAM-Software ORLas Suite die Strategie auch für komplexe Geometrien programmiert und die Ausrichtung der Laserbahnen µ-genau gesteuert werden. Als Zusatzkomponente ist eine Drehachse für das Einspannen des Werkstücks erhältlich, die eine volle Fünfachs-CNC-Bearbeitung ermöglicht und mit der das Potenzial der additiven Lasertechnik voll ausgeschöpft werden kann.

(ID:44209225)