Fokussieroptik für das Laserauftragschweißen mit Metallpulver
Präzise Optik für stabile Laserauftragschweißprozesse und additive Fertigung
Der Beschichtungskopf VarioCladder YC52 ist eine modulare Fokussieroptik für das Laserauftragschweißen mit Metallpulver (Laser Cladding, Laser Metal Deposition, LMD) in der additiven Fertigung. Er wurde für anspruchsvolle industrielle Anwendungen mit Festkörperlasern entwickelt und eignet sich für Reparaturaufgaben, Verschleißschutz sowie das 3D-Drucken.
Beim Laserauftragschweißen mit Metallpulver sind eine stabile Fokussierung des Laserstrahls und eine reproduzierbare Pulverzufuhr entscheidend für gleichmäßige Schichtbildung, geringe Porosität und hohe Prozesssicherheit. Der VarioCladder YC52 unterstützt diese Anforderungen durch seinen robusten und staubdichten Aufbau, hochwertige optische Komponenten und integrierte Funktionen zur Prozessüberwachung.
Die Möglichkeit zur Erzeugung variabler Spurbreiten erlaubt eine flexible Anpassung an unterschiedliche Prozessanforderungen und unterstützt reproduzierbare Beschichtungsprozesse mit hoher Bauteilqualität in der additiven Fertigung und im industriellen Einsatz.
Für drahtbasierte Anwendungen im Laserauftragschweißen ergänzt der CoaxPrinter das Precitec-Portfolio im Bereich der additiven Fertigung.
Welche Vorteile bietet der VarioCladder YC52 beim Laserauftragschweißen?
Variable Spurbreiten im Laserauftragschweißen
Der VarioCladder YC52 ermöglicht die Erzeugung variabler Spurbreiten im Laserauftragschweißen. Automatisiert lassen sich unterschiedliche Spotgrößen des Lasers einstellen, sodass der Prozess flexibel an Bauteilgeometrie und Anwendungsanforderung angepasst werden kann. Dadurch können sowohl feine Strukturen präzise aufgebaut als auch breitere Spuren für einen effizienten Materialauftrag realisiert werden – bei gleichbleibender Beschichtungsqualität, reproduzierbaren Ergebnissen und hoher Prozessstabilität.
Modularität mit verschiedenen Düsenkonzepten
Der Beschichtungskopf ist modular aufgebaut und kann mit unterschiedlichen Düsenkonzepten ausgestattet werden. Je nach Applikation stehen koaxiale 4-Strahldüsen, koaxiale Ringspaltdüsen sowie off-axiale Düsen zur Verfügung. Diese Modularität ermöglicht eine anwendungs- und bauteilspezifische Auslegung des Beschichtungsprozesses – von feinen 3D-Strukturen in schwer zugänglichen Bereichen mit geringer Störkontur bis zu flachen, homogenen Beschichtungen großer Flächen.
Integrierte Prozess- und Qualitätsüberwachung
Die Fokussieroptik kann mit einer koaxialen Kamerabeobachtung sowie einer Schutzglasüberwachung ausgestattet werden. Dabei werden die Anwesenheit, Temperatur und der Verschmutzungsgrad des Schutzglases inline erfasst. Die Optik ist mit einem Pyrometer und einem OCT-System zum messen der Strukturhöhe erweiterbar. Die kontinuierliche Erfassung relevanter Prozess- und Zustandsdaten unterstützt eine hohe Reproduzierbarkeit der Beschichtungsprozesse und trägt zur langfristigen Prozessstabilität im Laserauftragschweißen bei.
Spurbreiten im Laserauftragschweißen – variabel oder konstant
Erzeugung variabler Spurbreiten
Ein zentrales Ausstattungsmerkmal des VarioCladders YC52 ist die Möglichkeit, variable Spurbreiten im Laserauftragschweißen mit Metallpulver zu erzeugen. Abhängig von Laserleistung, Faserdurchmesser und Defokussierung sind Spurbreiten von 0,3 bis 5 mm realisierbar. Dadurch können sowohl feine Strukturen präzise beschichtet als auch breitere Spuren für einen effizienten Materialauftrag erzeugt werden.
Die flexible Einstellung der Spurbreite ermöglicht eine optimale Anpassung an unterschiedliche Bauteilgeometrien und Prozessanforderungen. Gleichzeitig unterstützt sie eine gleichbleibend hohe Beschichtungsqualität, eine stabile Schichtbildung und eine hohe Reproduzierbarkeit der Prozesse – sowohl in der additiven Fertigung als auch bei Reparatur- und Verschleißschutzbeschichtungen.
Laserauftragschweißen ohne variable Spurbreite – wann ist der YC52 die richtige Lösung?
Der bewährte Beschichtungskopf YC52 arbeitet mit einer festen Spurbreite und ermöglicht damit eine besonders einfache und zuverlässige Prozessführung. Er eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen gleichmäßige Beschichtungen und reproduzierbare Auftragsstrukturen im Fokus stehen.
Der Kopf ist eine robuste Lösung für pulverbasiertes Laserauftragschweißen (Directed Energy Deposition, DED) und wird in industriellen Anwendungen für Beschichtungs-, Reparatur- und Additive-Manufacturing-Prozesse eingesetzt. Seine stabile Bauweise und hohe Prozessstabilität machen ihn zu einer zuverlässigen Lösung für den industriellen Dauerbetrieb.
Modulares System mit verschiedenen Düsenkonzepten
Der Beschichtungskopf VarioCladder YC52 ist modular aufgebaut und kann mit unterschiedlichen Düsenkonzepten konfiguriert werden. Dadurch lässt sich das System gezielt an unterschiedliche Anwendungen im Laserauftragschweißen mit Metallpulver anpassen.
- Koaxiale 4-Strahldüse
Für hohe Laserleistungen und anspruchsvolle 3D-Applikationen - Koaxiale Ringspaltdüse
Für einen homogenen Pulverfokus und einen hohen Pulverwirkungsgrad - Off-axiale Düse
Für schwer zugängliche Bereiche und Anwendungen mit geringer Störkontur
Die modulare Auslegung ermöglicht eine anwendungs- und bauteilspezifische Konfiguration des Beschichtungskopfes und unterstützt eine optimale Anpassung an Bauteilgeometrie und Prozessanforderungen – bei stabilen und reproduzierbaren Beschichtungsprozessen.
Welche Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich mit dem VarioCladder YC52 beim Laserauftragschweißen?
Die Fokussieroptik eignet sich für verschiedene industrielle Anwendungen, darunter:
- Reparaturschweißen von Werkzeugen und Formen
zur Wiederherstellung verschlissener oder beschädigter Bauteile - Aufarbeiten von Turbinen- und Verschleißbauteilen
mit hohen Anforderungen an Schichtqualität und Prozesssicherheit - Funktions- und Schutzbeschichtungen
zur Verbesserung von Verschleiß-, Korrosions- oder Temperatureigenschaften - Aufbau komplexer Strukturen in der additiven Fertigung
für funktionsintegrierte oder geometrisch anspruchsvolle Bauteile - Anwendungen im Werkzeug-, Automobil- und Flugzeugbau
für Reparatur, Beschichtung und additive Fertigungsprozesse
Technische Daten
- Max. Laserleistung: 6 kW
- Arbeitsabstand: 12 - 14 mm (24 mm mit Sonderausführung koaxiale Ringspaltdüse)
- Min. Pulverfokusdurchmesser: 1 mm (Ringspaltdüse), 2 mm (4-Strahldüse), 3 mm (off-axis Düse)
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Wie funktioniert Laserauftragschweißen mit Metallpulver?
Laserauftragschweißen mit Metallpulver, auch als Laser Metal Deposition (LMD) oder Direct Energy Deposition (DED) benannt, ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Metallpulver gezielt in den Fokus eines Laserstrahls eingebracht und dort aufgeschmolzen wird. Das Material wird schichtweise auf ein Bauteil aufgetragen und bildet eine metallurgisch gebundene Beschichtung oder Struktur.
Das Metallpulver wird über eine oder mehrere Düsen kontrolliert in den Laserfokus geführt. Gleichzeitig erzeugt der Laser ein lokales Schmelzbad auf der Bauteiloberfläche, in das das Pulver eingebracht wird. Durch die abgestimmte Regelung von Laserleistung, Pulverzufuhr und Fokuslage entstehen gleichmäßige, porenarme Schichten mit hoher Haftfestigkeit.
Das Verfahren eignet sich sowohl für den Aufbau neuer Geometrien in der additiven Fertigung als auch für Reparatur- und Beschichtungsprozesse, etwa zur Wiederherstellung verschlissener Bauteile oder zur Funktionalisierung von Oberflächen. Eine zentrale Rolle spielt dabei die optische Auslegung des Beschichtungskopfes, da sie den Pulverfokus, den Energieeintrag und die Prozessstabilität maßgeblich beeinflusst.