Laserauftragschweißen (Laser Cladding) – Beschichtung, Reparatur und additive Fertigung
Was ist Laserauftragschweißen?
Das Laserauftragschweißen ist ein spezialisiertes Verfahren innerhalb der Laserschweißtechnologie und gleichzeitig ein additives Fertigungsverfahren, bei dem metallisches Zusatzmaterial gezielt in ein durch einen Laser erzeugtes Schmelzbad eingebracht wird. International wird das Verfahren auch als Laser Cladding, Laser Metal Deposition (LMD) oder Directed Energy Deposition (DED) bezeichnet.
Beim Prozess wird entweder Metallpulver oder Draht in das Laser-Schmelzbad zugeführt. Das aufgetragene Material verbindet sich metallurgisch mit dem Grundwerkstoff und bildet eine dichte, belastbare Schicht oder Struktur. Dadurch lassen sich Bauteile beschichten, reparieren oder additiv aufbauen.
Laserauftragschweißen wird heute in zahlreichen Industrien eingesetzt, darunter im Werkzeug- und Formenbau, Maschinenbau, der Energieindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt.
Für stabile und reproduzierbare Prozesse sind eine präzise Laserstrahlführung, eine gleichmäßige Materialzufuhr und robuste Prozessoptiken entscheidend. Precitec entwickelt dafür hochpräzise Bearbeitungsköpfe für das Laserauftragschweißen mit Pulver und Draht, die speziell für industrielle Anwendungen ausgelegt sind.
Wie funktioniert Laser Cladding?
Beim Laserauftragschweißen erzeugt der fokussierte Laserstrahl ein lokales Schmelzbad auf der Bauteiloberfläche. Zeitgleich wird Zusatzmaterial – entweder als Pulver oder Draht – in dieses Schmelzbad eingebracht.
Der Prozess läuft in mehreren Schritten ab:
- Der Laserstrahl schmilzt lokal die Oberfläche des Bauteils.
- Zusatzmaterial wird kontinuierlich zugeführt.
- Das Material verschmilzt mit dem Grundwerkstoff.
- Beim Erstarren entsteht eine metallurgisch gebundene Schicht.
Durch das präzise gesteuerte Aufschmelzen und Erstarren können hochwertige Beschichtungen oder additive Strukturen mit definierter Geometrie erzeugt werden. Moderne Laserbearbeitungsköpfe ermöglichen dabei eine stabile Prozessführung auch bei komplexen Bauteilgeometrien.
Hightech kann auch reine Ästhetik sein – die Faszination des Laser Cladding in Zeitlupe
Für welche Anwendungen eignet sich Laserauftragschweißen?
Laser Cladding wird vor allem in Anwendungen eingesetzt, bei denen Bauteile hohen mechanischen, thermischen oder korrosiven Belastungen ausgesetzt sind. Zu den wichtigsten Einsatzfeldern zählen:
Verschleißschutz und Beschichtung
Durch das Aufbringen spezieller Legierungen lassen sich Bauteiloberflächen gezielt verbessern. So können beispielsweise verschleißfeste, korrosionsbeständige oder temperaturbeständige Schichten erzeugt werden. Laserauftragschweißen wird dabei häufig eingesetzt, um hochbeanspruchte Bauteile mit Verschleißschutzschichten zu versehen.
Typische Anwendungen sind:
- Ventile und Pumpenkomponenten
- Turbinenschaufeln
- Werkzeuge und Formen
- Wellen
- Bauteile im Maschinenbau
Die präzise Energieeinbringung des Lasers ermöglicht hochwertige Beschichtungen mit geringer Verdünnung des Grundmaterials.
Reparatur hochwertiger Bauteile
Das Laserauftragschweißen wird häufig eingesetzt, um verschlissene oder beschädigte Komponenten wiederaufzuarbeiten. Dabei werden beschädigte Bereiche gezielt wieder aufgebaut und anschließend mechanisch nachbearbeitet.
Typische Reparaturanwendungen finden sich bei:
- Turbinenkomponenten
- Werkzeugen und Formen
- Bauteilen im Maschinenbau
Durch die gezielte Materialauftragung lassen sich Bauteillebensdauer verlängern und Kosten für Ersatzteile reduzieren.
Additive Fertigung großer Strukturen
Neben Beschichtung und Reparatur kann Laser Cladding auch für additive Fertigungsprozesse eingesetzt werden. Dabei werden metallische Strukturen schichtweise aufgebaut. Besonders bei großen Bauteilen oder hohen Aufbauraten bietet das Verfahren Vorteile gegenüber pulverbettbasierten additiven Fertigungsverfahren.
Eine wichtige Rolle spielt hierbei das drahtbasierte Laserauftragschweißen, das besonders materialeffizient arbeitet. Weitere Informationen dazu finden Sie auf unserer Seite zum 3D-Druck mit Laser.
Laserauftragschweißen mit Pulver
Beim pulverbasierten Laserauftragschweißen wird Metallpulver über eine Düse in das Laser-Schmelzbad eingebracht. Dieses Verfahren eignet sich besonders für präzise Beschichtungen und Reparaturprozesse.
Entscheidend für eine gleichmäßige Schichtqualität sind eine stabile Pulverzufuhr und eine präzise Laseroptik.
Mit dem VarioCladder YC52 bietet Precitec einen Bearbeitungskopf, der speziell für das Laserauftragschweißen mit Metallpulver entwickelt wurde. Das modulare Düsenkonzept ermöglicht eine flexible Anpassung an unterschiedliche Anwendungen und Spurbreiten.
Laserauftragschweißen mit Draht
Beim drahtbasierten Laserauftragschweißen wird ein Metall-Draht kontinuierlich in das Laser-Schmelzbad eingebracht. Dieses Verfahren ermöglicht hohe Aufbauraten und eine sehr hohe Materialeffizienz, da nahezu das gesamte Zusatzmaterial genutzt wird.
Drahtbasierte Prozesse werden häufig in der additiven Fertigung von Metallbauteilen eingesetzt.
Precitec entwickelt dafür Bearbeitungsköpfe mit koaxialer Drahtzufuhr, die eine stabile Materialeinbringung unabhängig von der Bewegungsrichtung ermöglichen.
Weitere Informationen zu dieser Technologie finden Sie auf unserer Seite zum 3D-Druck mit Laser.
