Schnelleres Beschichten mit Lasern
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik präsentiert neue und effizientere Laserprozesse.
In den letzten Jahrzehnten haben immer wieder neue Strahlquellen die Laser-Community überrascht: Scheiben-, Faser- und Diodenlaser haben den Sprung in die industrielle Materialbearbeitung geschafft, sogar die Ultrakurzpulslaser sind dort angekommen. Auf der Fachmesse Laser World of Photonics 2017 in München im kommenden Juni zeigt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, wie es mit der passenden Prozesstechnik effiziente Laseranwendungen in vielen Bereichen ermöglicht und so auch den Einstieg in die Digital Photonic Production des 21. Jahrhunderts vorantreibt.
Abb.: Produktivitätssteigerung ist derzeit die größte Frage bei Ultrakurzpulslasern. Die Anwendung von Multistrahlsystemen stellt eine der möglichen Lösungen dar. (Bild: V. Lannert / Fh.-ILT)
„Ein tiefes Prozessverständnis und die passende Prozesstechnik sind heute entscheidend, um neue Anwendungsfelder für den Laser zu erschließen“, sagt Arnold Gillner vom Fraunhofer ILT in Aachen. An seinem Institut werden neben diversen Strahlquellen die dafür nötigen Technologien entwickelt. Dabei liegt das Augenmerk nicht nur auf der effizienten Verteilung von Laserstrahlen, die Aktivitäten zielen vielmehr auf ein tiefes Prozessverständnis, mit dessen Hilfe von der Simulation bis zur Serienfertigung die komplette Maschinen- und Systemtechnik optimiert werden kann.
Ein tiefes Prozessverständnis stand auch im Mittelpunkt eines neuen Verfahrens für das extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen EHLA. „Beim EHLA schmilzt der Laser die Pulverpartikel bereits oberhalb des Schmelzbades auf“, erläutert Thomas Schopphoven den Kernpunkt des neuen Verfahrens. Mit EHLA können Bauteile 100 bis 250 Mal so schnell beschichtet werden wie beim konventionellen Laserauftragschweißen, zudem heizen sie sich kaum auf. Gedacht ist dieses Verfahren für die schnelle Beschichtung von Oberflächen. Dünne Schichten im Bereich von Zehntel Millimetern lassen sich damit in kurzer Zeit ressourceneffizient und wirtschaftlich auftragen. Im Gegensatz zur Hartverchromung platzt die Schicht nicht ab und ist sogar noch umweltverträglicher.
Zum Schneiden und Schweißen werden Laser im Automobilbereich schon lange genutzt, jetzt kommt eine Anwendung für die großflächige Herstellung von Mikrostrukturen auf Spritzgusswerkzeugen dazu. Mikrostrukturen gibt es an vielen Stellen im Auto: Im Zylinder reduzieren sie den Kraftstoffverbrauch, bei Verkleidungen im Innenbereich sorgen sie für ein hochwertiges Erscheinungsbild. Ultrakurzpulslaser können solche Strukturen bis in den Mikrometerbereich sehr gut erzeugen, bislang waren sie allerdings zu langsam. Die Experten in Aachen haben dafür eine elegante Lösung mit zwei Pulsarten entwickelt. Dabei werden die feinsten Strukturen auf dem Werkzeug mit einem Pikosekundenlaser erzeugt, während größere Flächen mit schnellen Nanosekundenpulsen strukturiert werden.
Fh.-ILT / JOL
