Ausgabe zur EUROBLECH 2018

26 Laserauftragschweißanlage Ausg.Nr._22/2018 D ie Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Lampke dringt mit dem Auftragen metallischer Gläser in die „Königsklasse“ des Laserauftragschweißens vor. Mit einer Anlage der Luno- vu GmbH, Herzogenrath, werden die an der Professur vorhande- nen Verfahrensvarianten des Thermischen Beschichtens un- ter Nutzung der vorhandenen Infrastruktur komplettiert. „Da- mit wird der Forschungsschwer- punkt „Leichtbau durch Stahl“ unter Verwendung von Hochlei- stungswerkstoffen und deren Nutzung für die Oberflächen- funktionalisierung maßgeblich gestärkt“, sagt Lampke. Das Konzept der Anlageninteg- ration beinhaltet eine gezielte Kombination unterschiedlicher Werkstoffe und Eigenschaftspro- file innerhalb eines Schichtsys- tems. „So könnten wir nun na- hezu problemlos die Außenhaut eines zukünftigen Raumschiffes à la Enterprise so funktionalisie- ren, dass sich die Vorteile von Metallen, Polymeren, Keramiken, Gläsern und Karbiden vereinen“, sagt Gerd Paczkowski, wissen- schaftlicher Mitarbeiter der Professur Werkstoff- und Ober- flächentechnik, schmunzelnd. Abseits dieser Fiktion komme das Laserauftragschweißen dort zum Einsatz, wo teure oder große Bauteile werterhaltend vor Ver- schleiß geschützt oder repariert werden müssen. Dazu gehören beispielsweise Triebwerks- oder Turbinenelemente, Hydraulik- komponenten und Rasterwalzen. Durch das Laserauftragschwei- ßen wird der partikelförmige Schweißzusatzwerkstoff im Fo- kuspunkt der Pulverdüse durch einen angepassten Laser aufge- schmolzen und schichtweise auf die Bauteiloberflächen aufgetra- gen. „Durch die geplante Integ- ration eines 3D-Linienscanners in die Robotersteuerung lassen sich geometrisch komplexe Oberflä- chen kontinuierlich beschichten“, versichert Lampke. Die Anlage im Chemnitzer Uni- Labor verfügt über einige Beson- derheiten: „Die Laserleistung des 4 kW-Diodenlasers unserer Anlage wird über ein Hochgeschwindig- keitspyrometer gesteuert. Dabei wird der Temperatureintrag in das Substrat als rechnerische Größe während des Beschichtungsvor- gangs berücksichtigt, um Hot Spots zu vermeiden und die Naht- bzw. Schichtqualität auch bei großen Flächen konstant zu halten“, erläutert Lampke. Das sei für die Verarbeitung soge- nannter Clustermaterialien bzw. metallischer Gläser erforderlich, da der Energieeintrag minimal sein müsse, um die Kristallisati- onsneigung infolge zu langsamer Abkühlung zu unterdrücken. „Da- rüber hinaus verfügt die Anlage über eine Hochgeschwindigkeits- Thermografie. Mit der dazuge- hörigen Kamera, die derzeit eine der schnellsten auf dem Markt ist, kann der Wärmeeintrag des Lasers in den Werkstoff exakt quantifiziert werden“, versichert Paczkowski. Kein Wunder, dass bei dieser gerätetechnischen Ausstattung bereits erste na- tionale und internationale For- schungsprojekte mit der Industrie angelaufen sind und sich weitere grundlagen- und anwendungsori- entierte Vorhaben in Vorbereitung befinden. Unter anderem soll die Lasertechnologie im geplanten Sonderforschungsbereich mit dem Arbeitstitel „Hochleistungs- stahl“ eingebunden werden. Von der neuen Ausstattung wer- den künftig auch Studierende der Studiengänge Maschinenbau, Automobilproduktion sowie Ad- vanced Functional Materials pro- fitieren. „Ab dem Wintersemes- ter 2018/19 wird das Praktikum zum Thermischen Beschichten um die Technologie des Laserbe- schichtens mit funktionellen Ei- genschaften erweitert“, berichtet Lampke. Finanziert wurde die Laserauftrag- schweißanlage zzgl. der analyti- schen Peripherie paritätisch durch Mittel der Deutschen Forschungs- gemeinschaft (DFG) und den Frei- staat Sachsen. Unterstützer der Antragstellung und künftige Mit- nutzer sind an der TU Chemnitz die Professuren Anorganische Che- mie, Mikrosystemtechnik und Me- dizintechnik, Strukturleichtbau/ Kunststofftechnik sowie Verbund- werkstoffe/Werkstoffverbunde. „Wir sind selbstverständlich offen für die Zusammenarbeit mit allen Fakultäten unserer Universität“, schließt Lampke seine Erläuterun- gen zur neuen Anlage. Die offizielle feierliche Einwei- hung fand am 21. Juni 2018 statt und wurde im Beisein des Rektors der TU Chemnitz, Prof. Dr. Gerd Strohmeier, von Professoren der Maschinenbau-Fakultät, von Mit- arbeitenden der Zentralen Univer- sitätsverwaltung sowie von Ver- tretern aus Industrie, Verbänden und Bildungsträgern in Betrieb genommen.  Text & Bild: Technische Universität Chemnitz Straße der Nationen 62 D-09111 Chemnitz Nah dran an der Fiktion: Die Außenhaut für das Raumschiff „Enterprise“? • Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik der TU Chemnitz nimmt neue Laserauftragschweißanlage in Betrieb – Im Fokus steht die Verarbeitung von funktionellen eisenbasierten metallischen Gläsern Gerd Paczkowski, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur Werk- stoff- und Oberflächentechnik, richtet den Laserkopf und die Hochge- schwindigkeits-Thermografiekamera auf eine Turbinenschaufel aus. Foto: Jacob Müller Mit der neuen Laserauftragschweiß- anlage können verschiedene metallische Werkstoffe verarbeitet werden. ImBild zu sehen ist eine Eisen-Nickel-Phosphor-Kohlenstoff- Legierung - in der Praxis spricht man von einemmetallischen Glas mit einem relativ hohen plastischen Dehnvermögen. Foto: JacobMüller