Forschung So wird das Laserauftragschweißen präziser

Autor / Redakteur: Martin Wolf und Steffen Boley* / Simone Käfer

Das Auftragschweißen mit Draht und Laser bringt einige Vorteile mit sich, etwa günstigere Materialien. Aber es ist nicht so präzise – bisher. An der Uni Stuttgart wird mit einer neuen Drahtzufuhr geforscht. Erste Erfolge zeigen eine hohe Aufbaurate bei hoher Auflösung.

Eine bessere Drahtzufuhr ermöglicht ein genaueres Auftragschweißen. An der Uni Stuttgart wird daran gearbeitet.
Eine bessere Drahtzufuhr ermöglicht ein genaueres Auftragschweißen. An der Uni Stuttgart wird daran gearbeitet.
(Bild: Universität Stuttgart)
  • Eine Coaxprinter-Optik verspricht eine flexiblere Bauteilfertigung im Laserauftragschweißen mit Draht.
  • Es gilt die Prozessstabilität und die Bauteilqualität über mehrere Schichten hinweg sicher zu stellen ohne die neue Bewegungsfreiheit einzuschränken.
  • Die Lösungen heißen: Spurgeometrie, lernenden Vorsteuerung und Bahnplanung.

Ein verbessertes DED-Verfahren (Directed Energy Deposition, Auftragschweißen) mit Draht und Laser verspricht eine zuverlässige Bauteilfertigung, die sich gegenüber vergleichbaren Verfahren durch eine vielfältige und preisgünstige Materialauswahl und eine hohe Aufbaurate bei hoher Auflösung auszeichnet. Forscher der Uni Stuttgart haben sich der Optimierung der Prozessregelung gewidmet. Das Laserauftragschweißen mit koaxialer Drahtzufuhr vereint die Hauptvorteile der DED-Verfahren (Directed Energy Deposition) mit Draht (im folgenden: Wire-DED) und Pulver (im folgenden: Powder-DED). Das Verfahren beruht auf der Coaxprinter-Optik der Firma Precitec. Sie ermöglicht es, den Draht nicht wie üblich von der Seite zuzuführen, sondern wie beim Pulververfahren in einer Achse mit dem Laserstrahl zu verarbeiten.

Durch diese Optik wird der Prozess wie bei Pulververfahren in der Ebene omnidirektional und ermöglicht so wesentlich mehr Flexibilität in der Bauteilfertigung. Bei den für das Wire-DED-Verfahren hohen Aufbauraten mit Aluminium von über 2 kg/h erreicht er mit Bahnbreiten von rund 2 bis 3 mm und Schichthöhen von etwa 0,1 bis 1 mm trotzdem die vom Powder-DED bekannten hohen Auflösungen. Der als Rohmaterial eingesetzte, handelsübliche Schweißdraht ist dabei nicht nur günstiger in der Beschaffung als Pulver, sondern auch ohne Schutzvorkehrungen anwendbar.