Schweißtechnik Fraunhofer IWS macht das Auftragsschweißen vier Mal so schnell

Laserauftragschweißen mit Pulver geht jetzt noch schneller und prozesssicherer Das ist jedenfalls die Überzeugung des Fraunhofer-Instituts Werkstoff- und Strahltechnik (IWS), Dresden, die zusammen mit dem Spezialisten Laserline auf der Messe Lasys 2010 in Stuttgart einen hoch produktiven kompakten Koaxial-Bearbeitungskopf zum Laser-Auftragschweißen präsentieren wird.

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Fraunhofer IWS Dresden

Der patentierte Bearbeitungskopf Coax-Powerline ermöglicht in Kombination mit einem Festkörperlaser (4 kW) und lokal integrierter induktiver Zusatzwärmequelle (14 kW) eine Auftragrate von 8 kg Metallpulver pro Stunde. Das ist um das Vierfache schneller als beim Auftragschweißen mit einem alleinigen 4 kW-Festkörperlaser. Folglich ließen sich bereits mit einem kleinen Laser eine Abschmelzleistung im Bereich des Plasma-Pulver-Auftragschweißens (PTA) erreichen – und das bei Aufmischgraden, die garantiert weniger als 8% betragen. Außerdem würden Einbrandkerben vermieden.

Leistung von Diodenlasern soll kräftig steigen

In Kombination mit einer koaxial angeordneten und damit richtungsunabhängigen induktiven Zusatzwärmequelle bietet er – so die Wissenschaftler am Institut – eine gesteigerte Leistungsfähigkeit, hohen Bedienkomfort, gute Automatisierbarkeit und Robustheit.

Blickt man in die nächsten Jahren, erwarten die Wissenschaftler am Frauhofer IWS einen technisch und wirtschaftlich sinnvollen Leistungsanstieg bei Diodenlasern auf bis zu 10 kW. Bei der Induktion werde die Obergrenze in naher Zukunft bei 40 kW liegen. Werden diese Steigerungen erreicht, hält man eine Abschmelzleistung bis zu 30 kg Metallpulver in Stunde für möglich.

Bearbeitungskopf verbessert energetischen Gesamtwirkungsgrad

Mit dem Bearbeitungskopf steigt der energetische Gesamtwirkungsgrad bereits jetzt um mindestens das Doppelte. Wo heute noch ein 10-kW-Laser nötig ist, reicht künftig ein 4-kW-Laser aus Damit verringerten sich auch die Investitionskosten pro Kilowatt Gesamtleistung um mindestens 50%.

Ein weiterer Effekt ist das größere Werkstoffspektrum, das sich mit dem neuen System verarbeiten lässt. So ermöglicht eine quasi simultane Grundwerkstoff-Vorwärmung, auch harte und rißempfindliche Werkstoffe rißfrei zu verarbeiten. Schichthärten von bis zu 64 HRC seien fehlerfrei erreichbar.

Temperaturüberwachungs- und Regelsystem E-Maqs ins Komplett-System integriert

Der Bearbeitungskopf verfügt über eine richtungsunabhängige Energie- und Schweißgutzufuhr. Auch mit der Zusatzwärmequelle sei die Baugröße sehr kompakt und damit weitgehend unabhängig von der Bauteilgeometrie und -größe einsetzbar. Koaxial in den Strahlengang kann das kamerabasierte Temperaturüberwachungs- und Regelsystem E-Maqs des Fraunhofer IWS ins System integriert werden. Damit verfüge der Kopf über eine Online-Prozeßkontrolle, die noch ein weiteres Alleinstellungsmerkmal im Vergleich zu Wettbewerbsprodukten darstellten, heißt es.

Das Fraunhofer IWS entwickelt seit mehr als 20 Jahren Bearbeitungsköpfe zum Auftragsschweißen inklusive der kontinuierlichen Pulver- oder Drahtzufuhr. Mehr als 80 solcher Systeme des Fraunhofer IWS haben in den letzten zehn Jahren weltweit den Weg in die industrielle Produktion oder die Forschung gefunden.

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