Laser Metal Deposition

Trumpf zeigte neue Lösungen auf der Formnext

Reparieren, beschichten, veredeln, verbinden oder komplett neu generieren - die vielseitig einsetzbare Fertigungstechnologie Laser Metal Deposition (LMD) ist zum starken generativen Verfahren für industrielle Anwendungen gereift. Auf der Formnext zeigte der Lasersystemhersteller Trumpf neue Lösungen und Applikationen für die LMD-Technologie, die auch als Laserauftragsschweißen bekannt ist.

Je nach Anwendungsfall lassen sich Fünf- oder Dreiachsmaschinen, aber auch roboterbasierte Anlagenkonzepte mit der LMD-Technologie ausstatten. Im Bild: Die flexible Dreiachsmaschine TruLaser Cell 3000.

Trumpf adressiert mit Laser Metal Deposition unterschiedlichste Branchen und Applikationen, neben der generativen Fertigung gehören hierzu auch die Verbindungstechnik und die Herstellung von Schichtsystemen. In Frankfurt stehen insbesondere Reparaturanwendungen in der Luftfahrtindustrie und die Kombination von verschiedenen laserbasierten Technologien in einer Maschine im Fokus.

Enorme Kostenersparnis mittels LMD-Technologie

Mit dem LMD-Verfahren lassen sich Bauteile nicht nur reparieren, sondern auch komplett generieren. Im Bild: eine LMD-generierte Flügelstruktur.

In der Luftfahrt ist das LMD-Verfahren schon heute eine etablierte und ausgereifte Technologie, die beispielsweise beim Reparieren von Gasturbinen oder Kompressorschaufeln zum Einsatz kommt. Der Prozess ist stabil und reproduzierbar und die Qualität der aufgetragenen Volumina entspricht den hohen Anforderungen der Luftfahrtindustrie. In dieser Branche bieten Wartungsarbeiten und die Instandhaltung von technischen Systemen und Anlagen hohes Wachstumspotenzial für das LMD-Verfahren. Konkretes Beispiel: Die so genannte Blisk-Technologie (Blade Integrated Disk) kommt im Triebwerk- und Turbinenbau verstärkt zum Einsatz. Eine Blisk ist ein Bauteil, das aus einer Scheibe und mehreren Schaufeln besteht. Vorteil: Mit der Blisk-Technologie lassen sich nicht nur die Montagekosten, sondern vor allem auch das Gesamtgewicht der Turbine oder des Triebwerks senken. Nachteil: Ist eine Blisk abgenutzt oder beschädigt, wird das Erneuern aufwändig und teuer. Mit LMD lässt sich eine Blisk reparieren und wiederherstellen, indem beschädigte Stellen oder Risse per Laser und Pulver ausgebessert werden. Allein durch die Reparatur einer Blisk können Turbinen- und Triebwerkhersteller ihre Reparaturkosten um bis zu 92 Prozent senken.

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Hohe Aufbauraten in jede Raumrichtung

Neben der Reparatur von hochwertigen Komponenten ist die Veredelung und Beschichtung von Bauteilen nach wie vor ein Haupteinsatzgebiet von LMD. Hierbei werden wenige Lagen Material auf das Bauteil aufgetragen, mit dem Ziel, die Eigenschaften an der Oberfläche zu verbessern und es beispielsweise vor Verschleiß oder Korrosion zu schützen.

Der Laser erzeugt ein Schmelzbad auf der Oberfläche eines Grundkörpers und schmilzt das zeitgleich und koaxial zugeführte Pulver entsprechend der gewünschten Form auf.

Zum Verfahren selbst: Der Laser erzeugt ein Schmelzbad auf der Oberfläche eines Grundkörpers und schmilzt das zeitgleich und koaxial zugeführte Pulver entsprechend der gewünschten Form auf. Das aufgetragene Volumen kann beliebig in jede Raumrichtung wachsen; die dabei erreichbaren Aufbauraten liegen bei bis zu 500 Kubikzentimetern pro Stunde. Wenn es die geometrische Komplexität zulässt, dann können auch ganze Bauteile komplett mit Hilfe des LMD-Verfahrens generiert werden. Perspektivisch gesehen könnte dies in Zukunft auch zahlreiche Reparaturanwendungen betreffen - statt Bauteile zu reparieren, werden sie komplett neu generiert. In gewissen Fällen kann LMD auch eine Alternative zu konventionellen Fügetechnologien darstellen, beispielsweise in der Verbindungstechnik um Spalte zu überbrücken. Aufgrund der Feingranularität des Pulvers entstehen hier homogene Nähte mit ausgesprochen guter Oberflächenqualität, und zwar ohne dass eine mechanische Nachbearbeitung nötig wäre.

Ausgereiftes LMD-Allround-Paket von Trumpf

Die für das LMD-Verfahren benötigte Anlagentechnik ist bei Trumpf längst ausgereift: Je nach Anwendungsfall lassen sich Fünf- oder Dreiachsmaschinen, aber auch roboterbasierte Anlagenkonzepte mit der LMD-Technologie ausstatten. Auf der Formnext in Frankfurt zeigt Trumpf zudem, wie sich neben LMD verschiedene Fertigungsverfahren in einer Maschine kombinieren lassen. So ist die kompakte TruLaser Cell 3000 auf der Messe mit einem Laserkopf ausgestattet, der die beiden Technologien Generieren und Schneiden unisono vereint. In einer automatisierten Fertigung sind solche Verfahrenskombinationen ein entscheidender Faktor für die Produktivität.

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