Drahtbasiertes Laserauftragschweißen von Fülldraht am ifw Jena

Duplexstähle sind nichtrostende Stähle, welche sich durch hervorragende mechanische Festigkeiten und hohe Korrosionsbeständigkeit auszeichnen. Daher finden Duplexstähle besonders in Bereichen der chemischen Industrie, in der Medizintechnik sowie in der Lebensmittelindustrie Anwendungen. Die Kombination von Metallpulverfülldrähten aus Duplexstahl und Laserauftragsschweißen bietet eine Möglichkeit, kostengünstige korrosionsbeständige Schichten mit einer hohen Festigkeit aufzutragen. Der Laserauftragschweißprozess zeichnet sich dadurch aus, dass durch die hohen Energiedichten und den geringen Wärmeeintrag, eine Beschichtung von dünnwandigen und sensiblen Halbzeugen möglich ist. Beim Laserauftragschweißen wird ein Metalldraht durch eine Düse zum Werkstück geführt und dort mit einem Laserstrahl aufgeschmolzen. Dabei verbindet sich der Draht mit der darunterliegenden Oberfläche. So ist es möglich, ähnlich wie in einem konventionellen 3D-Drucker, dreidimensionale Strukturen aus Metall „Schweißnaht für Schweißnaht“ aufzubringen.

Im Projekt „LafFü“ wird untersucht, wie mit Metallpulver gefüllte Drähte durch dieses Verfahren am besten zur Beschichtung von Oberflächen eingesetzt werden können. Durch die Anpassung der Prozess- und Laserparameter soll in Abhängigkeit der Materialzusammensetzung ein werkstoffangepasster Auftragschweißprozess eingestellt werden. Während der Bearbeitung schmelzen der Mantel und die Füllung des Fülldrahts auf und legieren miteinander. Die Legierungszusammensetzung kann daher bei Metallpulverfülldrähten leicht durch die Verwendung einer angepassten Füllung kostengünstig variiert werden. Im Vergleich zu pulverbasierten Verfahren würde der Einsatz von Fülldrähten diverse Vorteile bieten: Der Materialnutzungsgrad ist um ein Vielfaches höher als mit Pulver und die gesundheitlichen Risiken, die durch eingeatmete Pulverpartikel entstehen, sind bei drahtbasierten Verfahren auf ein Minimum reduziert. Das Forschungsvorhaben wird noch bis Juli 2022 gefördert. Erste Versuche zeigten bereits, dass das Laserauftragschweißen von Fülldraht eine Alternative darstellen kann.

Das Vorhaben wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Programm INNO-KOM.