Koaxiales Laser Lichtbogen Hybridschweißen als additives Vefahren - COLLAR Hybrid AM

Das Laserauftragschweißen (Wire Laser Material Deposition, WLMD) und das Lichtbogenauftragschweißen (Wire Are Additive Manufacturing, WAAM) sind additive Fertigungsverfahren zum Aufbau von metallischen Bauteilen. Mittels Laserauftragschweißen können feine Bauteilstrukturen und hohe Oberflächengüten erreicht werden. Die mit dem Verfahren erreichbaren Auftragraten sind allerdings begrenzt. Mittels Lichtbogenauftragschweißen können mit im Vergleich zum Laserauftragschweißen weniger komplexer Systemtechnik, in kurzer Zeit große Volumen mit großen Auftragraten aufgetragen werden. Die erreichbaren Spurgeometrien und Oberflächengüten sind durch den prozessbestimmenden Materialübergang im Lichtbogen welliger und anfälliger für Unregelmäßigkeiten oder Poren und die Strukturauflösung der Bauteile somit begrenzt. Mittels einer am Fraunhofer Institut für Lasertechnik entwickelten und aufgebauten Optik werden ein ringförmiger Laserstahl und ein darin eingeschlossener MSGProzess koaxial kombiniert. Das Verfahren ist nach dem englischen Akronym Coaxial Laser Are Hybrid und der kragenförmigen Anordnung der Laserstrahlung um den Lichtbogen COLLAR Hybrid benannt. Mittels der neuen Systemtechnik ist ein hybrider und aufgrund der koaxialen Anordnung richtungsunabhängiger Prozess möglich. In einem Teil des AiF-geförderten Projekt KoaxHybrid (06.3164) wird untersucht, wie sich mittels des COLLAR Hybrid AM Verfahren Synergien erzeugen lassen und wie diese in der additiven Fertigung genutzt werden können. In auf eine gemeinsame Streckenenergie normierten Blindschweißungen werden die Zusammenhänge von Leistungsverhältnis (Laser- zu Lichtbogenleistung) und Einstellwerten auf die Schweißspurgeometrie, die Einbrandtiefe, das Auftreten von Spritzern, die Welligkeit der Spuren und die Entstehung von Poren oder Bindefehlern untersucht. Die ermittelten Werte werden in einer Prozesslandkarte festgehalten. In Versuchen wird der Einfluss des Ringstrahldurchmessers bei zwei Lichtbogenarten auf die Spurgeometrie und Einschweißtiefe untersucht. Im letzten Schritt werden, ausgehend vom generierten Wissen, flächige Beschichtungen und Stege mittels COLLAR Hybrid aufgetragen und mittels der Prozesse aufgebaute Volumenkörper miteinander verglichen.