Hochproduktives Laser-Auftragsschweißen durch Energiequellenkombination

Abstract

Die Lasertechnologie ermöglicht einen präzisen, konturgetreuen Auftrag maßgeschneiderter Schichten und 3D-Strukturen für Anwendungen im Oberflächen- und Reparaturbereich, und sie ist als leistungsfähiges Basisverfahren industriell etabliert. Begrenzende Kriterien bestehen hinsichtlich der vergleichsweise geringen Auftragraten und der Prozeßeffizienz. Die Industrie will und kann nicht auf die lasertypische Schichtqualität verzichten. Daher wird wird intensiv nach Möglichkeiten gesucht, die Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Moderne Laser-Hybrid-Technologien bieten hierzu aktuell einen praktikablen Lösungsweg, der sowohl hohe Auftragraten für Flächenbeschichtungen als auch eine Verbindung von Auftragrate und gesteigerter Energieeffizienz ermöglicht. Der grundsätzliche Ansatz besteht bei allen Hybridtechnologien darin, die für den Auftragschweißprozess nötige Energie nicht durch den Laserstrahl allein, sondern in Kombination von Laserstrahlung und einer zweiten, effizienteren Energiequelle, wie zum Beispiel einem Plasmabogen, elektrischem Widerstand oder Induktion, zuzuführen. Bereits industriell eingeführt ist hiervon die Kombination von Laser- und induktiver Energie, die prozesssimultan in das zu beschichtende Grundmaterial eingekoppelt wird. Für Großflächenbeschichtungen steht das Laser-Auftragschweißen mit simultaner induktiver Zusatzerwärmung als Hochleistungs-Auftragschweißverfahren zur Verfügung. Die erreichbaren Produktivitätswerte sind etwa dem Plasma-Pulver-Auftragschweißen (PTA) vergleichbar. Die lasertypische Schichtqualität bleibt dabei in Form de r schmelzmetallurgischen Bindung, geringen Substrataufmischung sowie hohen Genauigkeit und Oberflächenqualität erhalten. Für Anwendungen mit besonderen Anforderungen an die Qualitätssicherung kann der Prozess online-temperaturgeregelt gefahren werden. Die erforderliche Systemtechnik - Laser, Bearbeitungskopf, Pulverförderer - kann in Form kommerziell verfügbarer modularer Ausrüstsätze einfach in CNC-Anlagen und Robotersysteme integriert werden. Der wirtschaftlich optimale Laser-Leistungsbereich liegt bei 6 bis 8 kW. Für Leistungen größer 10 kW stehen Breitstrahl-Laserbearbeitungsköpfe zur Verfügung