DOCX 0.07 MB - Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Presseinformation
Aachen,
25. April 2012
Verbesserte Prozessqualität beim Laserauftragschweißen dank
3D-Charakterisierung des Pulvergasstrahls
Am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT ist erstmals die qualitative und quantitative
Charakterisierung des Pulvergasstrahls beim Laserauftragschweißen gelungen. Die
Pulvergaszufuhr ist ein wichtiger Parameter für den gesamten Prozess und maßgeblich
für das Bearbeitungsergebnis verantwortlich. Deswegen ist ihre genaue Kenntnis
notwendig, um die Qualität des Prozesses aufrecht zu erhalten.
Für die Reparatur und Herstellung metallischer Bauteile und zur Funktionalisierung
metallischer Oberflächen hat sich das Laserauftragschweißen als Bearbeitungsverfahren
etabliert. Ein pulverförmiger Zusatzwerkstoff wird über eine Düse in die vom Laserstrahl
erzeugte Schmelze eingebracht. Dabei entsteht eine Schicht, die schmelzmetallurgisch
mit dem Werkstück verbunden ist. Eine Schlüsselrolle kommt hierbei der Pulverzufuhr in
das Schmelzbad über die Düse zu. Sie beeinflusst maßgeblich den Pulvernutzungsgrad,
die Schutzgasabschirmung zur Vermeidung von Oxidation und die Schichtqualität. Um
eine gleichbleibende Prozessstabilität und -qualität zu gewährleisten, muss das
Bearbeitungsergebnis regelmäßig überprüft werden. Denn durch Abnutzung der Düse
kann es zu Abweichungen kommen, die sich in einer Veränderung des
Pulverfokusdurchmessers und der Pulverfokuslage bemerkbar machen. Besonders
wichtig ist die Ausrichtung des Pulvergasstrahls zum Laserstrahl. Bisher konnten diese
Veränderungen nur mit Hilfe von Referenzproben durch Laserauftragschweißen ermittelt
werden. Die Proben wurden mit Vergleichsauftragschweißungen korreliert, um so die
Qualität der Düse zu bestimmen.
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Marketing und Kommunikation
Dipl.-Phys. Axel Bauer
Steinbachstraße 15
52074 Aachen
Telefon 0241 8906-194
Fax 0241 8906-121
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www.ilt.fraunhofer.de
Überprüfung der Düsenqualität leicht gemacht
Ein Team des Fraunhofer ILT hat nun ein Messverfahren zur Charakterisierung des
Pulvergasstrahls entwickelt, das eine einfache und reproduzierbare Überprüfung der
Düsenqualität ermöglicht. Bei diesem Verfahren wird der Pulvergasstrahl seitlich von
einem Laserstrahl beleuchtet. Koaxial zur Düse ist eine Kamera angebracht, die durch
diese hindurch den Pulvergasstrahl erfasst. Sichtbar ist dann die ringförmige Verteilung
des Pulvers. Durch die hohe Bildrate der Kamera lassen sich die einzelnen Pulverpartikel
zu einem definierten Zeitpunkt in Anzahl und Position präzise erfassen. Analog zur
Laserkaustik-Messung fährt der seitliche Laserstrahl nun Ebene für Ebene den
Pulvergasstrahl ab, wobei er pro Ebene zur Datenerfassung nur wenige Sekunden
benötigt. Aus mehreren Tausend Einzelaufnahmen wird dann eine
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Partikeldichteverteilung pro Ebene errechnet. Schließlich werden die einzelnen
Schichtaufnahmen übereinandergelegt und ergeben eine räumliche
Partikeldichteverteilung. »Mit diesem Verfahren ist es uns gelungen, Konstanz des
Pulvermassenstroms, Symmetrie des Pulvergasstrahls sowie Lage und Größe des
Pulverfokus erstmals messtechnisch zu erfassen«, erklärt Stefan Mann, Projektleiter am
Fraunhofer ILT. Anwendungsgebiete des neuen Messverfahrens sind sämtliche
Aktivitäten im Bereich des Laserauftragschweißens, in erster Linie der Triebwerks- und
Motorenbau sowie der Werkzeug- und Maschinenbau.
Live-Vorführung des Messverfahrens
Am 11. Mai wird dieses Messverfahren auf der Veranstaltung »Lasertechnik Live« des
International Laser Technology Congress AKL’12 im Laseranlagenpark des Fraunhofer
ILT in Aachen vorgeführt. Nähere Informationen hierzu finden Sie unter:
www.lasercongress.org
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Marketing und Kommunikation
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Steinbachstraße 15
52074 Aachen
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Bildunterschriften:
Bild 1 - 3: Partikeldichteverteilung verschiedener Ebenen eines Pulvergasstrahls einer
Dreistrahldüse.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen.
Bild 4: Pulver-Gas-Strom einer Koaxialdüse.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen.
Ansprechpartner im Fraunhofer ILT
Für Fragen stehen Ihnen unsere Experten zur Verfügung:
Dip.-Ing. Stefan Mann
Prozesssensorik und Systemtechnik
Telefon +49 241 8906-321
[email protected]
Dipl.-Ing. Peter Abels
Leiter Prozesssensorik und Systemtechnik
Telefon +49 241 8906-428
[email protected]
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