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Hochproduktive additive Fertigung durch Extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) am Beispiel der Strukturierung einer Dressierwalze

Highly productive additive manufacturing with Extreme High Speed Laser Material Deposition (EHLA) using the example of sheet metal rollers
 
: Opitz, Tobias; Bremer, Jan; Schopphoven, Thomas; Pawelski, Hartmut; Vogd, Matthias

:
Volltext urn:nbn:de:0011-n-5315198 (1.2 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: a9049891bdf37c9d2b0ac694274c410f
Erstellt am: 25.01.2019


Aachen: Fraunhofer ILT, 2018, 11 S.
Deutsch
Studie, Elektronische Publikation
Fraunhofer ILT ()

Abstract
Bisherige Herstellungsmethoden für Strukturierungen umfassen gemäß des Stands der Technik i.d.R. abtragende Verfahren wie das Shot Blast Texturing, Discharge Texturing, Laser Texturing, oder Electron Beam Texturing aber auch Beschichtungsverfahren mit denen die gewünschte Oberflächentopographie direkt durch elektrochemische Prozesse aufgetragen wird, wie z.B. durch Preussag Texturing.
Aufgrund von z.T. großen zeitlichen und materiellen Aufwänden, besteht bei einer Vielzahl von Herstellern und Anwendern ein großer Bedarf nach neuen produktiven und gleichzeitig flexiblen Verfahren, mit denen einerseits definierte und reproduzierbare Texturierung und anderseits hohe Freiheitsgrade bzgl. der herstellbaren Geometrien/Strukturen erreicht werden können.
Das Extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) ist eine durch das Fraunhofer ILT patentierte Verfahrensvariante des Laserauftragschweißens, mit der dünne, stoffschlüssig angebundene, defektfreie Schichten mit Schichtdicken im Bereich von etwa 50 - 250 µm bei großer Produktivität in Verbindung mit sehr geringem Wärmeeinfluss auf das Substrat hergestellt werden können. Nun konnte mit diesem Verfahren erstmalig die Strukturierung einer Dressierwalze demonstriert werden. Sich daraus ergebende Vorteile bestehen neben der großen Produktivität und dem umweltschonenden Einsatz von Ressourcen in der Verarbeitbarkeit einer breiten Werkstoffpalette sowie der Möglichkeit unterschiedliche Materialkombinationen in einem Bauteil zu verarbeiten. Ebenfalls demonstriert wurde das Umschmelzen der aufgetragenen Strukturen durch Laserstrahlung zur Einstellung einer definierten Oberflächenrauheit.
Der Materialauftrag erfolgt dabei durch Bewegung des an einem Industrieroboter montierten Lasermaterialbearbeitungskopfes. Die verwendete Systemtechnik eignet sich neben der Strukturierung von Dressierwalzen auch für das Aufbringen von Freiform-Strukturen auf dreidimensionalen Geometrien.

 

Existing manufacturing methods for surface structures commonly include subtractive processes such as shot blast texturing, discharge texturing , Laser texturing, discharge texturing, or electron beam texturing. By other manufacturing methods, such as or preussag texturing, the desired surface topography is deposited using electrochemical processes.
Due to significant efforts in both time and material consumption, many manufacturers and end users are looking for a technology which is capable of delivering high productivity in combination with a flexible process. Both defined and reproducible surface textures as well as high degrees of freedom regarding the producible geometries and structures are required.
Extreme High-Speed Laser Material Deposition (EHLA) is a process variant of Laser Material Deposition,) which has been patented by the Fraunhofer ILT. This process produces a metallurgically bonded and defect-free layer with thicknesses in the range of 50 – 250 µm at high productivity in combination with very low heat input to the substrate.
For the first time this process was now demonstrated for the efficient structuring of skin-pass rollers. Resulting advantages are not only high productivity and increased efficiency in the use of resources, but also a wide processible material range as well as the possibility to combine different materials in one component. Additionally a re-melting of the welded structures was demonstrated to achieve a lowered and defined surface roughness.
The material was deposited by relative movement of the processing head attached to an industrial robotic system. The used system technology is not only suitable for the texturing of skin-pass rollers but also for the application of free-form structures on three-dimensional geometries.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-531519.html