Laserauftragschweissen – vielseitig gewinnbringend

Laserauftragschweissen – vielseitig gewinnbringend
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Mit Hilfe einer Laserquelle und einer Pulverdüse können eine Vielzahl von Pulver mit dem Grundmaterial verschmelzt werden.
06.11.2020 | Viele produzierende Unternehmen kämpfen für mehr Rentabilität und nachhaltigere, ressourcenschonendere Fertigungsprozesse. Die Lasertechnologie bietet Lösungen für diese Herausforderungen. Doch die Technologie ist sehr breit und komplex, sodass viele Firmen Schwierigkeiten haben, passende Lösungen zu finden. Wir von BR TEC kreieren die passende Lösung für stark beanspruchte, durch Verschleiss unbrauchbare oder zu teuer hergestellte Bauteile - mit Hilfe der fortgeschrittenen Lasertechnologie.

Laserauftragschweissen (Laser Metal Deposition – LMD) oder Lasercladding ist ein generatives Fertigungsverfahren, bei welchem Metallpulver auf eine Bauteiloberfläche verschmelzt wird. Dabei findet das Verfahren Anwendung in Beschichtungen (Verschleissschutz, Korrosionsschutz usw.), Reparaturen (Riss-Verschluss, Ausbrüche, Einfräsungen usw.) sowie der additiven/generativen Fertigung (partieller Strukturauftrag, komplexe Innenräume aufbauen, Hybridfertigung). Auf der Bauteiloberfläche erzeugt der Laser ein Schmelzbad. Durch die Zuführung von Beschichtungsmaterial (Pulver oder Draht) entstehen Schmelzungen/Schweissungen, welche die gewünschten Schichten und Strukturen am bestehenden Bauteil erzeugen. Da man die Laserschmelzung hervorragend fokussieren kann, sind thermische Belastung und Verzug der Bauteile minimal. Die Strukturen sind sehr robust und die Schichten strapazierfähiger als thermisches Spritzen und im Gegensatz etwa zum Hartverchromen gesundheitlich unbedenklich.


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Für Verschleiss- und Korrosionschutz wird Hochgeschwindigkeits- Laserauftragschweissen eingesetzt, eine ökologischere Variante zur Hartchromschicht.

EFFEKTIVES UND VERLÄSSLICHES VERFAHREN

Laserauftragschweissen verspricht in verschiedenen Aspekten Effektivität. Durch das kurze, partiell jedoch sehr gleichmässige Schmelzbad entsteht eine beinahe verzugsfreie Verbindung von Schicht- und Grundmaterial mit hochwertiger Oberflächenqualität. Somit sind kaum Nachbearbeitungen erforderlich.
Diese beständigen Schichten stellen bisherige thermische Spritzschichten in den Schatten. Mit Härten bis zu 3500 Härte-Vickers lassen sich die Standzeiten von Bauteilen und Werkzeugen vervielfachen. Dadurch kann Stillstand der Maschinen verhindert werden. Sollte doch ein Verschleiss eines Bauteils auftreten, muss dieses nicht für viel Geld ersetzt werden. Durch Laserauftragschweissen können Ausbrüche, verschlissene Konturen oder ganze Flächen neu beschichtet und nachbearbeitet werden. So wird aus einem ausgemusterten Bauteil wieder ein neues – sogar mit optimierten Eigenschaften. Ausserdem kann durch eine clevere Kombination von Laserauftragschweissen und Zerspanung eine erhebliche Ressourceneinsparung gewonnen werden. Beim Laserauftragsschweissen können 80–100 Prozent des verwendeten Materials genutzt werden.


VIELFALT UND VERLÄSSLICHKEIT KEIN WIEDERSPRUCH
Durch computergesteuerte und kamera- sowie sensorüberwachte Prozesse sind die Laserauftragschweiss-Anwendungen sehr verlässlich und reproduzierbar. Obwohl die Vielfalt von Zusatz- und Grundwerkstoffen und die verschiedenen Verfahren beliebig passende Set-ups ermöglichen, finden geübte Fachleute mit Unterstützung von erprobten Parametern und Unterstützungen durch das Equipment immer eine sichere, optimale Lösung.


UNMÖGLICHES WIRD MÖGLICH
Das Laserauftragschweissen eröffnet Designfreiheit bei der individuellen Fertigung von Bauteilen. Es können komplett neue, mit subtraktiven Fertigungsmethoden unmöglich herzustellende, Strukturen entstehen oder auf bestehende Bauteile zusätzliche 3D-Strukturen aufgetragen werden. Auch Konturen, welche nicht in die bekannten 3D-Drucker passen, können durch Laserauftragsschweissen generiert werden. Ausserdem ist es möglich, verschiedene Materialien während des Arbeitsprozesses einzusetzen und beliebig zu wechseln und zu mischen. Dies führt zu erheblichen Verbesserungen in den metallurgischen Verbindungen und in den Fähigkeiten der Bauteile.


VIELFÄLTIGE SET-UPS
Ob Laser Metal Deposition mit Pulver (LMD-P), Laser Metal Deposition mit Draht (LMD-W), Direct Metal Deposition (DMD), Hochgeschwindigkeit-Laserauftragsschweissen oder additive Fertigung (AM) – Laserauftragschweissen bietet für jede Herausforderung ein passendes Set-up. Aus einer riesigen Auswahl an Pulver und Drähten können Schicht für Schicht die passenden Konturen und Panzerungen aufgetragen werden. Der Fachmann wählt aufgrund der Kundenanforderungen das Verfahren und den Zusatzwerkstoff.


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Dank der Bearbeitung mit Laserauftragschweissen ist das Werkzeug nun wieder im Einsatz statt auf dem Schrottplatz.

BEISPIEL EINER WERKZEUGREPARATUR
Während eines längeren Einsatz eines Werkzeugs oder durch eine Fehlmanipulation des Bedieners kann es bei einem Bauteil zu einem Verschleiss kommen. Unser Kunde hat sich gegen eine Neufertigung des Bauteils und für eine Behandlung mit Laserauftragschweissen entschieden. In diesem Fall wurde auf der Fehlstelle mit einem verschleissfesteren Material ein Materialauftrag mittels Laser gemacht. Da die Wärmeeinbringung bei diesem Prozess minimal ist, konnten wir mit lediglich 0.5mm Materialzugabe auftragen, sodass die anschliessende Nachbearbeitung nahezu verzugsfrei und ohne grossen Bearbeitungsaufwand gemacht werden konnte.


VORTEILE

  • Viel schnellere Durchlaufzeit als eine Neufertigung;
  • kostengünstige Behandlung im Vergleich zur Neufertigung und zum manuellen Aufschweissen;
  • ressourcenschonend, da lediglich ein minimaler Pulverauftrag nötig ist;
  • Bauteil durch die Pulverwahl verschleissfester als zuvor.


Kontakt:
BR TEC Bühler AG
https://www.brtec.ch/lasertechnik/


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