Beschichten, Reparieren und Generieren durch Präzisions-Auftragschweißen mit Laserstrahl

Das Laserstrahl-Auftragschweißen ordnet sich in die Gruppe der thermischen Beschichtungsverfahren ein. Mit Schichtdicken zwischen 0,1 und 3 mm ist es in enger Nachbarschaft zum Plasma-Pulver- und WIG-Auftragschweißen angesiedelt. Die Besonderheiten bestehen in der außerordentlich guten Steuerbarkeit des Prozesses, der hohen Präzision des Werkstoffauftrags, der geringen thermischen Belastung des Bauteils und geringen Aufmischen, dem Fehlen mechanischer Auswirkungen auf das Schmelzbad sowie dem großen Spektrum kombinierbarer Grund- und Zusatzwerkstoffe. Das wichtigste Anwendungsgebiet ist heute die Reparatur von komplex geformten und teuren Werkzeugen und Bauteilen. Beispiele sind verschleißgeschädigte Spritzgussformeinsätze, Umformwerkzeuge oder Triebwerkkomponenten, deren Gebrauchseigenschaften durch lokalen, äußerst präzisen Materialauftrag vollständig wiederhergestellt werden können. Auf dem Gebiet des Oberflächenschutzes gibt es anspruchsvolle Lösungen insbesondere für die Veredlung von Leichtmetallen. Durch Auftragen, Einlegieren oder Dispergieren von Metallen, Oxidkeramik oder karbidischen Hartstoffen können Bauteile aus Al-, Ti- und Mg-Legierungen wirkungsvoll vor Verschleiß und Korrosion geschützt werden. Das direkte Generieren von metallischen Funktionsmustern und Prototypen durch Multillagen-Auftragschweißen ist ein weiteres Anwendungsgebiet des Laserverfahrens. Durch CNC-gesteuerten Materialauftrag können zum Beispiel Formeinsätze oder Werkzeug-Aktivteile unmittelbar aus 3D-CAD-Datensätzen hergestellt werden.

Laser beam build-up welding belongs to the technical group of thermal coating. With a coating thickness between 0.1 and 3 mm it is positioned close to PTA and TIG cladding. The special features consist in the excellent controllability of the cladding process, high precision of the material deposition, low thermal influence on the workpiece and low base material deposition, low thermal influence on the workpiece and low base material mixing, the absence of mechanical effects on the melt pool as well as the large number of coating and substrate materials available for the manufacturing process. Currently, the most important application is the repair of complex shaped and expensive components and tools. Examples are wear damaged moulds, metal forming dies, or aircraft engine components, which original properties can be completely restored by accurate and local replacement of the lost material. In the field of surface protection, laser technology offers advanced solutions for the surface modification of light alloys. Components of Ti, Al or Mg alloys can be protected effectively against wear and corrosion by laser cladding, alloying, and hard particle dispersing. Generating of metal Prototypes by CNC controlled Direct Metal Deposition is a further application of the laser technique. Using this method, mould inserts, active parts of tools, or engine components can be generated directly from the 3D CAD data.