Laserauftragschweißen als additives Fertigungsverfahren

Laseraanvoerlassen (LMD)

Laseraanvoerlassen is een generatief productieproces voor metaal. De internationale naam is meestal “Laser Metal Deposition”, afgekort LMD. Er wordt ook wel gesproken van “Direct Metal Deposition” (DMD) of “Direct Energy Deposition” (DED). Het proces is eenvoudig uit te leggen: op het oppervlak van de component creëert de laser een smeltbad. Door middel van een sproeier wordt automatisch metaalpoeder aangebracht. Zo ontstaan aan elkaar gelaste lasrupsen die structuren op bestaande basisonderdelen of complete componenten opbouwen. Het proces wordt toegepast in branches zoals de lucht- en ruimtevaart, energietechniek, petrochemie, de automobielindustrie en de medische techniek. Klanten van TRUMPF profiteren van een breed aanbod aan lasers en lasersystemen, proceskennis en services voor tal van toepassingen. Zo kan bijvoorbeeld de LMD-technologie ook met laserstraallassen of -snijden gecombineerd worden.

Hogere opbouwsnelheden

Met laseraanvoerlassen ontstaan grove en zeer fijne structuren – beide met hoge opbouwsnelheden ten opzichte van andere generatieve processen.

Veelzijdigheid aan materialen

In het proces kunnen meerdere poederreservoirs actief zijn, waaruit naar wens eigen legeringen ontwikkeld kunnen worden. Door het combineren van verschillende materialen ontstaan sandwich-structuren.

Flexibiliteit

Door laseraanvoerlassen kunnen 3D-structuren op bestaande oneffen oppervlakken aangebracht worden en zo kunnen wijzigingen aan de geometrie eenvoudig toegepast worden.

Eenvoudige materiaalwissel

Laser Metal Deposition maakt het mogelijk om eenvoudig tussen verschillende materialen in één proces te wisselen.

Laseraanvoerlassen in een notendop

Verfahrensskizze Laser Metal Deposition

Eerst verwarmt de laserstraal het werkstuk lokaal en genereert deze een smeltbad. Uit een sproeier in de bewerkingsoptiek wordt fijn metaalpoeder direct in het smeltbad gesproeid. Daar smelt het en verbindt het zich met het basismateriaal. Er blijft een laag van ca. 0,2 tot 1 mm dik achter. Indien nodig kunnen er vele lagen over elkaar heen aangebracht worden. Als schermgas wordt daarbij zeer vaak argon gebruikt. Om lijnen, vlakken en vormen te kunnen aanbrengen, beweegt de automatisch aangestuurde bewerkingsoptiek zich over het werkstuk. Een intelligent sensorsysteem zorgt ervoor dat de laagdikte altijd overal gelijkmatig is.

- / -

De toepassingsgebieden – zo veelzijdig als de technologie zelf

Laser Metal Deposition – meer dan 3D-printen alleen. De veelzijdige toepassingsgebieden van dit innovatieve productieproces reiken van het coaten en repareren van componenten, voegprocessen zoals het overbruggen van spleten tot aan het genereren van complete componenten met volledige creatieve vrijheid.

EHLA – coaten met hoge processnelheden

Das EHLA-Verfahren beschleunigt das Laserauftragsschweißen nochmals erheblich, daher auch die Bezeichnung „Extremes Hochgeschwindigkeitslaserauftragschweißen“ (EHLA). Denn der pulverförmige Zusatzwerkstoff trifft bereits oberhalb des Schmelzbades auf das Laserlicht, das es noch auf dem Weg zum Bauteil bis nahe an den Schmelzpunkt erhitzt. Die Partikel schmelzen deshalb schneller im Schmelzbad, die Energie wird viel effizienter genutzt . So schafft das EHLA-Verfahren Flächenraten von über 250 Quadratzentimetern pro Minute. Im Vergleich zum „normalen“ Laserauftragschweißen ist dies eine beachtliche Steigerung, da dieses bis zu 40 Quadratzentimeter pro Minute schafft. Außerdem lassen sich weit dünnere Schichten von 30 bis 300 µm Dicke realisieren. TRUMPF konnte das vom Fraunhofer Institut für Laser Technologie entwickelte und patentierte Verfahren bereits in die Serienproduktion überführen.

Coaten – een lang leven

Om componenten lokaal te versterken of geometrisch aan te passen, kunnen met Laser Metal Deposition eenvoudig structuren aangebracht worden. De onderliggende component kan uit voordeligere materialen bestaan. Met een beschermlaag tegen corrosie of slijtage worden componenten opgewaardeerd en tegen sterke mechanische of chemische invloeden beschermd. In vergelijking met standaard procedures zoals Plasma Transfered Arc Welding of thermisch spuiten wordt het werkstuk bij het laseraanvoerlassen alleen aan lage thermische belastingen blootgesteld, zodat het risico van vervorming etc. laag is. Bovendien is LMD dankzij een hoge mate van automatisering en een goede reproduceerbaarheid aanzienlijk voordeliger.

Genereren – vrijheid van de vorm

Laseraanvoerlassen biedt veel vormgevingsvrijheid bij de individuele productie van componenten, vooral in vergelijking met generieke persvormen. Met behulp van laseraanvoerlassen met extra materiaal kunnen compleet nieuwe structuren ontstaan of bestaande componenten in vorm en oppervlaktestructuur veranderd worden. Ook grote componenten die niet in de bouwruimte van een 3D-printer passen kunnen op deze manier compleet gegenereerd worden.

Repareren – gebruiken in plaats van weggooien

Dure componenten met hoge productiekosten kunnen met behulp van laseraanvoerlassen met extra materiaal eenvoudig gerepareerd worden, zodat het onderdeel of het werkstuk snel weer volledig functioneel is. Op deze manier bespaart u niet alleen tijd door mogelijk lange inkoop- en levertijden, maar ook geld. Want bij dure materialen, zoals speciale legeringen op nikkelbasis, is het aanzienlijk eenvoudiger om een component te repareren dan deze compleet nieuw te kopen. Bovendien kunnen wijzigingen in het ontwerp van de componenten gerealiseerd worden. In vergelijking met alternatieve procedures zoals Patching, waarbij de metalen plaat op de defecte plek wordt aangebracht, Transfered Arc Welding of het klassieke WIG/TIG-lassen, genereert LMD lage thermische belastingen en is het zeer nauwkeurig. Bovendien zorgt het voor een uitstekende reproduceerbaarheid.

Lassen met extra materiaal – vaarwel spleten

Laseraanvoerlassen met extra materiaal is ook geschikt als voegmethode voor het lassen van componenten die niet zijn geoptimaliseerd voor laseraanvoerlassen. Dankzij LMD kunnen grotere spleten namelijk overbrugd worden en componenten kunnen ook zonder tijdrovende voorbereidende werkzaamheden dichtgelast worden. Bij het laseraanvoerlassen ontstaan homogene, dichte naden die normaal gesproken weinig nabewerking behoeven. De coaxiale poedertoevoer maakt de voegmethode in vergelijking met lassen met draad bovendien driedimensionaal en richtingsonafhankelijk. Bovendien kunnen dankzij LMD ook verschillende materialen zoals staal en gietaluminium verbonden worden, om bijvoorbeeld accu’s voor elektrische motoren te verbinden.

- / -

Deze onderwerpen vindt u misschien ook interessant

Laseraanvoerlassen als extra productieproces

Laseraanvoerlassen is ook bekend onder de Engels benamingen Laser Metal Deposition (LMD), Direct Energy Deposition of Laser Cladding. Het proces is eenvoudig uit te leggen: Op het oppervlak van de component creëert de laser een smeltbad. Door middel van een sproeier wordt automatisch metaalpoeder aangebracht. Zo ontstaan aan elkaar gelaste lasrupsen die structuren op bestaande basisonderdelen of complete componenten opbouwen.

Technologie-afbeelding van generatief laseraanvoerlassen

Voordelen van laseraanvoerlassen

Bij laseraanvoerlassen als methode voor additive manufacturing profiteert u van jarenlange ervaring met reparatie-laseraanvoerlassen. Vergeleken met andere generatieve processen liggen de opbouwsnelheden en hierdoor ook het procestempo hoog. In het proces kunnen meerdere poederreservoirs actief zijn. Daaruit kunt u indien gewenst eigen legeringen samenstellen. Door de combinatie van verschillende materialen creëert u sandwichstructuren. Kies uit een breed scala aan materialen in poedervorm, waaronder staal, basislegeringen van nikkel (Ni), kobalt (Co), aluminium (Al), koper (Cu) of titanium (Ti) en in metalen matrijzen ingebed WC of TiC. Generatief laseraanvoerlassen wordt gebruikt in branches zoals lucht- en ruimtevaart, energie, petrochemie, automotive en medische techniek.

Mittels Auftragschweißen erstellte Förderschnecke.

Toepassingsgebieden

Laser Metal Deposition wordt gebruikt voor coating en reparatie, voor het genereren van complete componenten en voor voegprocesen zoals het overbruggen van spleten. Het is bovendien geschikt voor het creëren van complete componenten en het combineren van verschillende productiemethoden door middel van additive manufacturing. Zo kan een conventioneel gegoten of gevormd basisonderdeel dankzij additive manufacturing in verschillende varianten voordelig worden aangeboden. U kunt de LMD-technologie ook combineren met laserstraallasen of -snijden.

Producten

Contact
Verkoop
Fax +31 88 400 2444
E-mail
Downloads
Service & contact

Close

Country/region and language selection
Please take note of

You have selected Netherlands. Based on your configuration, United States might be more suitable. Would you like to keep or change the selection?

Netherlands
United States

Or, select a country or a region.