Draht statt Pulver
Neuer Laser-Bearbeitungskopf verspricht präziseres Metallauftragschweißen.
Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden präsentiert auf der Lasermesse in München erstmals seinen neuen Koaxial-Laser-Draht-Bearbeitungskopf COAXwire zum hochpräzisen Metallauftrag. Einsatzgebiete der neuen systemtechnischen Lösung sind das Generieren und Reparieren von Bauteilen sowie das Funktionalisieren von Oberflächen.
Abb.: Kompakter Laser-Draht-Auftragschweißkopf (Bild: Fh.-IWS)
Verwendet man beim formgebenden Laser-Auftragschweißen Drähte statt Pulver als Zusatzwerkstoffe, ergeben sich eine Reihe wichtiger Vorteile. So beträgt der Werkstoffnutzungsgrad unabhängig von der Bauteilgeometrie stets 100 %. Der Prozess ist besonders sauber und die Nacharbeit wird auf ein Minimum beschränkt. Zudem ist bei Drähten die Gefahr von chemischen Reaktionen mit der umgebenden Atmosphäre geringer, denn die spezifische Oberfläche von Draht ist viel kleiner als die von Pulver. Daraus resultieren vorteilhafte Verarbeitungsmöglichkeiten reaktionskritischer Materialien wie Titan oder Aluminium. Sie können bei der Nutzung von Draht unter normalen Atmosphärenbedingungen – lediglich mit lokaler Schutzgaszufuhr – auftraggeschweißt werden.
Der vom IWS entwickelte Beschichtungskopf COAXwire basiert auf einem einmaligen optischen System für Festköperlaser (Stab, Scheibe, Faser) im Leistungsbereich bis 4 kW. Dieses System gestattet die exakt mittige Zuführung des Drahts in der Laserstrahlachse. Hierdurch wird eine vollständige Richtungsunabhängigkeit gewährleistet, die auch in stark von der Wannenlage abweichenden Schweißpositionen erhalten bleibt. Es können Drähte im Durchmesserbereich von 0,8 bis 1,2 mm verarbeitet werden, wobei grundsätzlich auch feinere Drähte bis etwa 0,3 mm Durchmesser mit der neuen Technologie handhabbar sind.
Abb.: Generativer Volumenaufbau durch Laser-Draht-Auftragschweißen (Bild: Fh.-IWS)
Zur Steigerung der Auftrag-/Aufbaurate ist neben der herkömmlichen Kaltdraht- auch eine Heißdraht-Technologievariante in den Bearbeitungskopf integrierbar. Besonders effizient kann der Laserprozess zudem durch induktive Energie unterstützt werden, die simultan in den Draht und das Bauteil eingekoppelt wird. Hierdurch steigt die Produktivität, und in absehbarer Zeit werden Auftragraten von 10 kg/h möglich sein. Ein Rekord in diesem Gebiet der Thermischen Beschichtungstechnik!
IWS / CT
