Laserauftragschweißen (auch bekannt unter dem englischen Begriff: Laser Metal Deposition, kurz: LMD) generiert qualitativ hochwertige Beschichtungen, deren Lebensdauer zum Teil sogar die Haltbarkeit galvanischer Beschichtungen übersteigt. Die Laserverfahren bieten eine hohe Effizienz und Qualität bei der Produktion von robusten Bauteilen, die durch Laserauftragschweißen hergestellt werden können.
Diodenlaser stellen ein ideales Werkzeug für alle Varianten des Auftragsschweißens dar. Grundlegende Vorteile sind hohe Flexibilität und kurze Bearbeitungszeiträume, geringer Verzug behandelter Werkstücke sowie feinkörnige Beschichtungen mit hervorragender Haftung. Die höchst strapazierbaren Oberflächen erfordern kaum Nachbearbeitung. Die Motivation für die zusätzlichen Schichten ist sehr unterschiedlich. Alle Beschichtungen, die stark beanspruchte Oberflächen von Metallwerkstücken vor Verschleiß und Korrosion schützen, Reparaturen hochwertiger Bauteile, aber auch die generative Fertigung komplexer Strukturen können sehr effektiv mit dem Laser ausgeführt werden. Diese Technologie ermöglicht die wirtschaftliche Verarbeitung und den Oberflächenschutz von Metallen durch Laserauftragschweißen sowie ergänzendes Laserschweißen und Laserschneiden.
Eine weitere Motivation ist der Schutz von Oberflächen gegen Verschleiß. Hier steht Laserauftragschweißen mit Pulver unter anderem im Wettbewerb zum thermischen Spritzen. Da das Laserauftragschweißen eine metallurgische Verbindung zwischen dem Basiswerkstoff und der Zusatzschicht schafft, erzielt es gegenüber der rein mechanischen Verbindung des Spritzens sehr viel längere Standzeiten. Die Materialien sind häufig Ni-Basis Legierungen (In 625) mit Wolfram Carbiden. Diese können bis zu 60 Gewichtsprozent der aufgebrachten Schicht betragen.
Das Laserbeschichten ist sehr gut geeignet, um mit den Zusatzschichten sowohl die Kriechkorrosion als auch die Spaltkorrosion zu verhindern. Hierzu werden Edelstähle genauso wie Nickellegierungen auf niedrig legierten Stählen aufgebracht. Die Durchmischung der Werkstoffe liegt bei der Verwendung von Diodenlasern als Energiequelle bei typisch unter 5 %. Damit reicht eine Schicht von ca. 1 mm bereits für einen guten Korrosionsschutz aus, während alternative und herkömmliche Verfahren zwei Schichten benötigen. Die Effizienz des Laserauftragschweißens zeigt sich hier besonders in der Langlebigkeit der Beschichtung.
Eine Einführung in das Laserauftragschweißen(LMD), auch bekannt als Laser-Cladding, mit einem Beispiel aus unserem Apllikatonslabor. Den kompletten Webcast mit weiteren Beispielen und Informationen zum Laserauftragschweißen finden Sie auch in der LIVELINE-Mediathek
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Wir bieten Ihnen umfassende Einblicke in das Laserauftragschweißen und seine Einsatzmöglichkeiten.
Ein Highlight der vorgestellten Technologie ist die beeindruckende Materialauftragsrate. Mit dem Einsatz optimierter Pulverzufuhrsysteme können bis zu 35 Kilogramm Material pro Stunde aufgetragen werden – ein globaler Rekord im Bereich des High Power Laser Claddings. Diese Fähigkeit eröffnet neue Möglichkeiten, selbst großflächige Komponenten effizient zu beschichten oder strukturelle Bauteile mit hochfesten Legierungen zu verstärken. Die präzise Steuerung der Schichtdicke und die gleichmäßige Verteilung des Pulvers garantieren zudem qualitativ hochwertige Ergebnisse, die den Anforderungen verschiedenster Industrien gerecht werden.
Laser Metal Deposition (LMD) mit Hochleistungslasern bietet erhebliche Vorteile in der industriellen Fertigung. Mit Multi-Kilowatt-Leistungen ermöglicht dieses Verfahren die präzise Bearbeitung von Werkstoffen wie Kupferlegierungen, Edelstahl, Nickel- und Kobaltlegierungen. Besonders beeindruckend ist die hohe Effizienz des Prozesses: Mit einer Pulverausnutzung von über 95 % und einer homogenen Verteilung des Materials im Schmelzbad minimiert die Technologie Materialverluste und reduziert Produktionskosten. Dank der großen Spotdurchmesser und optimierten Pulverzufuhrsysteme können Schichtdicken von bis zu 1,5 mm mit weniger als 5 % Verdünnung erzielt werden. Diese Eigenschaften machen LMD ideal für Anwendungen, bei denen Verschleiß- und Korrosionsschutz essenziell sind, wie in der Luftfahrt, Automobilindustrie und Schwerindustrie.
Der letzte große Bereich des Laserauftragschweißens ist das Generieren von 3D-Bauteilen, oft auch unter dem Stichwort Additive Manufacturing (AM) oder 3D-Drucken geführt. Hier werden ebenfalls Schichten aus identischen Materialien aufgebracht. Die Durchmischung ist somit nicht gesondert zu beachten und Lage um Lage kann bei entsprechender Programmierung des Bearbeitungssystems auch Bauteile mit komplexen Strukturen generiert werden. Neben Edelstählen kommen hier auch vermehrt Aluminium, Titan und Superlegierungen zum Einsatz, wie der Flugzeugbau sie in Turbinen, Rumpf und Flügeln verwendet.
Die Erschließung von Erdöl- und Erdgasfeldern setzt hochleistungsfähige Bohrwerkzeuge voraus. Sie unterliegen enormer Beanspruchung und würden ohne Verschleißschutz keine lange Lebensdauer erreichen. Aus diesem Grund sind seit langem Spezialbeschichtungen Standard, die immer häufiger durch Laserauftragschweißen realisiert werden. Laserline LDM und LDF Diodenlaser erzielen hier hervorragende Ergebnisse durch effizientes Laserschweißen und Laserauftragschweißen.
Bei diesem Prozess schmilzt der Laserstrahl einen zugeführten Draht und den Werkstoff des zu beschichtenden Bauteils auf. Zum Einsatz kommt Draht mit Durchmessern von ca. 0,8 bis 1,6 mm der mit handelsüblichen Drahtförderern zum Auftragsschweißprozess gefördert wird. Geschätzt werden heute 90 % der Anwendungen mit Pulver und 10 % mit Draht beschichtet. Einsatzgebiete des Laserauftragschweißens mit Draht sind das Reparieren von Bauteilen sowie das Funktionalisieren von Oberflächen. Das Verfahren ist besonders sparsam, sauber und die Nacharbeit wird auf ein Minimum reduziert.
Neben Beschädigungen von Schutzbeschichtungen können auch Risse in Bauteilen eine Reparaturschweißung notwendig machen. Nicht immer jedoch sind solche Bauteile einfach zu erreichen: Wo beispielsweise die Demontage eines eingerissenen Zahnrads nicht ohne weiteres möglich ist, muss im Zweifelsfall der Laser zum Metall des Werkstücks kommen. Hierfür bietet die mobile Anwendung des Laserauftragschweißens große Vorteile, indem die Laserstrahlung präzise auf den Schaden gerichtet wird. Mit Laserline Diodenlasern ist das kein Problem: Die leichten, kompakten und mobilen Laser können bei Bedarf selbst auf schmalen Gerüsten in luftiger Höhe zum Einsatz kommen und sicher platziert werden. So können alle erforderlichen Schweißarbeiten unterstützt werden.
Ein mobil einsetzbares Diodenlasersystem LDF 3000-60 sowie ein Roboter zur Steuerung wurden in 25 m Höhe installiert, um Risse in den Zahnrädern mittels Laserauftragschweißen (Laser Metal Deposition) zu reparieren.
