Prozess des Laser-Draht-Auftragschweißens
Fraunhofer IWS Dresden / Jürgen Jeibmann
Die Oberflächenbeschichtung und Herstellung komplexer Strukturen ist ein anspruchsvolles Anwendungsgebiet der modernen Lasertechnik. Das Fraunhofer IWS Dresden stellt ein neues Modell der Laser-Bearbeitungsoptik zur präzisen Herstellung metallischer Strukturen mit Draht und Fülldraht vor.
Für einen direkten und präzisen Metallauftrag durch Laser-Auftragschweißen stehen unterschiedliche metallische, aber auch keramische Materialien in Form von Pulver und Draht als Zusatzwerkstoffe zur Verfügung. Aufgrund zahlreicher Vorteile werden Drähte in wachsendem Umfang von den Anwendern bevorzugt.
Die neue Laser-Draht-Koaxialbearbeitungsoptik Coaxwire aus dem Fraunhofer IWS Dresden bietet ein Lasersystem für alle Anwendungen, bei denen ein präziser, zwei- und dreidimensionaler
Metallauftrag erfolgen soll. Bei dieser Optik wird der kollimierte Strahl eines Faser- oder Scheibenlasers zunächst symmetrisch in drei Teilstrahlen aufgeteilt und anschließend auf einen kreisförmigen Brennfleck fokussiert.
Die Anordnung der optischen Elemente ermöglicht dabei die Zufuhr des Schweißdrahtes exakt in der Laserstrahlachse. Somit sticht der Draht im Zentrum des laserinduzierten Schmelzbades ein. Dadurch wird eine völlige Richtungsunabhängigkeit erreicht, und zwar in allen technisch sinnvollen Schweißpositionen.
Saubere und umweltfreundliche Prozesse
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Der Zusatzwerkstoff Draht im Schweißprozess wird stets vollständig ausgenutzt, denn die Materialzufuhr ist schwerkraftunabhängig. Somit ist der Schweißprozess im Vergleich zum Schweißen mit Pulver sehr sauber, bediener- und umweltfreundlich.
Ferner ist bei Drähten die Wahrscheinlichkeit von unerwünschten Reaktionen mit der umgebenden Atmosphäre auf Grund der kleineren spezifischen Oberfläche geringer. Daraus resultieren vorteilhafte Verarbeitungsmöglichkeiten für reaktionskritische Materialien wie Titan oder Aluminium. Die kompakte Bauweise des Lasersystems ermöglicht eine einfache Integration in CNC-Maschinen und Robotersysteme.
Vielfältige Anwendungsbereiche
Heutige Anwendungsbereiche erstrecken sich von der Reparatur von Triebwerks- und Turbinenkomponenten über das Beschichten funktionaler Oberflächen an Formen und Werkzeugen bis hin zur direkten generativen Fertigung metallischer Bauteile.