Development and Industrialization of High Productivity Laser Material Deposition

Vorhabenbeschreibung:

Die Herstellung von großen Bauteilen, z.B. für Hydraulikkomponenten oder Zylinder für den Bergbau, ist oft mit enormen Ressourceneinsätzen und Kosten verbunden. Aus ökologischen und ökonomischen Gründen sollen diese Bauteile möglichst lange in Betrieb bleiben, Schäden durch Verschleiß und Korrosion verkürzen jedoch ihre Lebensdauer erheblich. Diese Bauteile werden durch metallische Beschichtungen geschützt, die aus einigen hundert Mikrometern dicken Schichten bestehen und mit Galvanik- oder thermischen Spritzverfahren aufgebracht werden. Diese Verfahren weisen jedoch entscheidende ökologische und technologische Mängel auf. Mit Laser Material Deposition (LMD) können dichte, schmelzmetallurgisch verbundene und damit gut haftende metallische Beschichtungen ohne Einsatz umweltschädlicher Chemikalien und ohne Lärmemissionen hergestellt werden. Trotz dieser Vorteile hat sich das LMD bisher nur in Einzelanwendungen etabliert. Dies liegt zum einen an dem hohen Bedarf an Expertenwissen und den umfangreichen (zerstörenden) Versuchsreihen zur Ermittlung geeigneter Prozesseinstellungen, und zum anderen an der geringen Produktivität. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Projekt ein neuartiges prädiktives Simulationsmodell entwickelt, um geeignete Prozessparametereinstellungen automatisch vorherzusagen und direkt in ein maschinenlesbares Ausgabeformat auszugeben. Durch eine neuartige zerstörungsfreie ultraschallmikroskopische Prüfmethode werden die Schichten qualifiziert. In einem internationalen Konsortium mit Brasilien (CORNET) wird das entwickelte Know-how an diversen industriellen Demonstratoren validiert. Ziel ist, die Produktivität (Auftragsrate) um mindestens einen Faktor 2 im Vergleich zum Stand der Technik zu skalieren. Mit diesem Ansatz ist eine First-Time-Right-Produktion unabhängig von der Erfahrung des Bedieners in Reichweite, womit das Verfahren speziell von KMUs genutzt werden kann.