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Wednesday, September 16, 2020, Virtueller Raum 2 2:45 PM Faszination Oberfläche - Auftragschweißen II |
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Laserstrahlauftragschweißen mit zentrischer Materialzuführung und Direktdiodenmodulanordnung |
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Stefan Ulrich* / ifw - Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH , Deutschland Nils Brocke / Oscar PLT GmbH, Deutschland Michael Güpner/ Ernst-Abbe-Hochschule Jena, Deutschland Jens Bliedtner/ Ernst-Abbe-Hochschule Jena, Deutschland |
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Zentrales Thema dieses Beitrags ist eine hybride Auftragsschweißanlage für den industriellen Anwender. Basis dafür ist ein Bearbeitungskopf, bei dem die Strahlquelle direkt in den Bearbeitungskopf integriert wird. Möglich wird dies durch den Einsatz eines direkten Diodenlasers. Die Integration der Strahlquelle in den Bearbeitungskopf führt zu einem erheblich kleiner Foodprint . Darüber hinaus kann durch das innovative optische Design des Systems kostenintensive optische Peripheriegeräte eingespart werden. Aus verfahrenstechnischer Sicht führt das radiale Design mehrerer Diodenstapel, die zusammen bis zu 1 kW Laserleistung abgeben, zu Vorteilen. Die Anordnung der Diodenstapel ermöglicht eine einfache, koaxiale, zentrische Zuführung des Füllmaterials. Einer der Hauptvorteile ist die koaxiale Zuführung und Verarbeitung von Draht oder pulverförmigem Füllmaterial. Durch den modularen Aufbau des Systems ist daher der flexible Wechsel zwischen Pulver und Draht möglich. Die koaxiale Zuführung von Laserstrahl und Zusatzwerkstoff ist jederzeit möglich. Dies führt zu einem flexiblen, unidirektionalen Verarbeitungsverfahren, das im industriellen Alltag meist nur mit pulverförmigem Zusatzwerkstoff gewährleistet werden kann. Durch die zentrische Ausrichtung der Zufuhr des Materials führt bei Pulveranwendungen dazu das Schutz- und Trägergas getrennt zugeführt wird. Da das Schutzgas über eine separate Düse mit großem Durchmesser der Fügezone zugeführt wird, entsteht durch die stark vergrößerte Strömungsfläche woraus eine wesentlich größere Schutzgasabdeckung resultiert. Durch die Vorteile des koaxialen Auftragschweißsystems mit zentrischer Materialzuführung und kreisförmigen Anordnung der Direktdiodenmodule können vielfältige Aufgaben im Bereich des Auftragschweißens bewältigt werden. Mögliche Anwendungen sind die generative Konstruktion komplexer dreidimensionaler Bauteile im Bereich der Lasergenerierung. Weiterhin ist die alternative Konstruktion von Werkzeugen aus Halbzeugen durch die gezielte Schichtfunktionalisierung und das Reparaturschweißen möglich. Außerdem kann die Verwendung von drahtförmigem Zusatzwerkstoff und der koaxiale Vorschub genutzt werden, um anspruchsvolle dreidimensionale Anwendungen zu realisieren. In diesem Beitrag wird das neue koaxiale Auftragschweißsystem vorgestellt und grundlegend charakterisiert. Dies geschieht sowohl aus systemtechnischer als auch aus verfahrenstechnischer Sicht. |