Berthold Leibinger Innovationspreis EHLA-Forscherteam gewinnt renommierten Berthold Leibinger Innovationspreis 2018

Für die Entwicklung des 2Extremen Hochgeschwindigkeits-Laserauftrag-schweißens“ EHLA wird ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT und des Lehrstuhls für Digital Additive Production DAP der RWTH Aachen University mit dem Berthold Leibinger Innovationspreis 2018 geehrt. Mit EHLA lassen sich Bauteile wirtschaftlich und gleichzeitig umweltfreundlich beschichten, reparieren oder additiv fertigen.

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Das Timing passte: Das Forscherteam erfuhr am 16. Mai 2018, dem ersten internationalen Tag des Lichts, das es zur Jurysitzung in Ditzingen als Finalist eingeladen ist. Am 13. Juli 2018 durfte Thomas Schopphoven (Fraunhofer-ILT) im Namen seiner Kollegen Dr. Andres Gasser (ebenfalls Fraunhofer-ILT) und Gerhard Maria Backes (Lehrstuhl für Digital Additive Production DAP, RWTH Aachen University) neben sieben weiteren Finalisten-Teams aus der ganzen Welt ihre Innovation präsentieren und erklären.

Mit 50.000 Euro dotiert

Der Freitag erwies sich als Glückstag, denn das EHLA-Verfahren der Aachener Forscher überzeugte die internationale, prominent besetzte Jury. Am 21. September erhalten sie den mit 50 000 Euro dotierten 1. Preis im Rahmen einer festlichen Verleihung am Hauptsitz von Trumpf in Ditzingen. Der 2. Preis geht in diesem Jahr an die Projektgruppe DELPHI für die industrielle Anwendung von Verfahren der Femtosekunden-Laserlithographie in der integrierten Optik. Mit dem 3. Preis werden Prof. Jürgen Popp und Prof. Ute Neugebauer für die Entwicklung einer laserbasierten Methode zur schnellen Ermittlung von Antibiotika-Resistenzen geehrt.

„In der Laserbranche zählt dieser Preis zu den weltweit hochkarätigsten Auszeichnungen“, freut sich Thomas Schopphoven, Leiter des Teams Produktivität und Systemtechnik in der Gruppe Laserauftragschweißen am ILT. „Wir freuen uns außerordentlich über die Anerkennung unserer Arbeit zur energie- und ressourceneffizienten Fertigung mit Laserlicht.“ Die Aachener wurden für EHLA bereits mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2017 und dem Stahl-Innovationspreis 2018 ausgezeichnet.

Erfolg mit Tempo und Präzision

Die Innovation basiert auf einem altbekannten Verfahren: Die Rede ist vom Laserauftragschweißen, das sich als Reparaturverfahren zum Beispiel für Turbinenschaufeln bewährt hat. Die geringe Verfahrensgeschwindigkeit verhinderte allerdings bisher den serienmäßigen Einsatz beim Beschichten großer Bauteile. Diesen prozessbedingten Nachteil haben Schopphoven und sein Team beendet, indem beim EHLA-Verfahren Metallpulverpartikel direkt im Laserstrahl geschmolzen werden. So kann die Prozessgeschwindigkeit von bisher maximal einigen Metern pro Minute auf bis zu 500 m pro Minute gesteigert werden. Gleichzeitig sinkt die herstellbare Schichtdicke von bisher über 500 auf 10 bis 250 Mikrometer. Dank dieser beiden Eigenschaften kommt die Aachener Erfindung vor allem als Alternative zum bisher üblichen Hartverchromen mit umstrittenen Chrom(VI)-Verbindungen oder dem thermischen Spritzen zum Einsatz.

Das Konzept ist erfolgreich: Seit 2015 hat die niederländische IHC Vremac Cylinders B.V. aus Apeldoorn bereits einige hundert Hydraulikzylinder für den weltweiten Offshore-Einsatz mit EHLA beschichtet. Die so mit verschleiß- und korrosions-beständigen Legierungen ausgestatteten Zylinder mit Längen von bis zu zehn Metern und Durchmessern von bis zu 500 Millimetern genügen höchsten Ansprüchen. Den Offshore-Markt in China hat die ACunity GmbH aus Aachen, ein Spin-off des Fraunhofer-ILT, im Visier: Sie lieferte vor kurzem drei große EHLA-Systeme zum umweltfreundlichen Beschichten von Offshore-Hydraulik-zylindern an die chinesische Firma Hebei Jingye Additive Manufacturing Technology Co., Ltd.

Erst Offshore, jetzt Automobilindustrie

Doch der Offshore-Markt ist erst der Anfang, ist sich der Teamleiter und Wissenschaftler sicher. Schopphoven: „Das EHLA-Verfahren eignet sich besonders für die Automobilindustrie – zum Beispiel für die Beschichtung von Bremsscheiben, die bisher wegen der großen Belastungen und hohen Anforderungen an Wirtschaftlichkeit sowie Umweltfreundlichkeit nur schwierig beschichtet werden konnten.“

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