Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTDrAuf GeDrehT
Projektlaufzeit: 01.01.2019 – 15.04.2020
Im Fraunhofer-internen Projekt »DrAuf GeDrehT« untersuchte das Fraunhofer IPT eine alternative Prozessvariante zum drahtbasierten Laserauftragschweißen (LMD-w) und entwickelte dabei das neue Verfahren »Express Wire Coil Caldding – EW2C« zum effizienten Beschichten und additiven Strukturaufbau auf rotationssymmetrischen Bauteilen.
Vorplatzierte Drahtspirale statt kontinuierliche Drahtzufuhr
Die Taktzeiten von Beschichtungsprozessen liegen bei rotationssymmetrischen Bauteilen deutlich über den Taktzeiten von Dreh- und Bohrprozessen. Deshalb werden diese Bauteile aus hochwertigen Werkstoffen meist konventionell durch Umformung und zerspanend gefertigt. Dies ist jedoch ökologisch und ökonomisch nicht immer sinnvoll, da mit einer solchen Prozesskette teures Rohmaterial ungenutzt verloren geht.
Ziel im Projekt » DrAuf GeDrehT« war es, die Prozessgeschwindigkeit beim LMD-w für die additive Bearbeitung rotationssymmetrischer Bauteile auf das Niveau von Dreh- und Bohrtaktzeiten zu steigern und gleichzeitig die Prozessstabilität zu erhöhen. Ein Kernstück des Vorhabens war das Vorplatzieren des Drahtes, denn durch das Vorplatzieren muss während des Schweißprozesses kein Draht mehr zugeführt werden, was die Prozessgeschwindigkeit und die Prozessstabilität maßgeblich erhöht.
Hochleistungslaser verschweißt Drahtspirale mit dem Bauteil
Beim Express Wire Coil Caldding werden im ersten Schritt Spiralen aus Schweißdraht auf einer kommerziellen Federwindemaschine mit geringem Untermaß gewunden. Diese Spiralen werden mit einer Presspassung auf den metallischen rotationssymmetrischen Bauteil geschoben und vorplatziert. Anschließend werden Drahtspirale und Grundwerkstoff durch einen Hochleistungslaser miteinander verschweißt, sodass eine Beschichtung entsteht.
Durch das Wiederholen der einzelnen Schritte ist es nicht nur möglich einzelne Schichten in Abhängigkeit von Werkstoff und Drahtdurchmesser mit einer Dicke zwischen 0,5 mm und 2 mm aufzutragen, sondern Schicht für Schicht auch volumetrische Strukturen aufzubauen.
