Strategien zur Wärmeentkopplung beim gepulsten Laserstrahlauftragschweißen von Nickelbasisbauteilen zur Steigerung der Produktivität

Vorhabenbeschreibung:

Das gepulste Laserstrahlschweißen mit drahtförmigen Schweißzusatzwerkstoffen zur Reparatur von Turbinenschaufeln aus Nickelbasis-Superlegierungen erlaubt es erstmalig, artgleiche Reparaturen durchzuführen. Der industrielle Einsatz des Schweißverfahrens wird derzeit durch die begrenzte Auftragrate verhindert. An dieser Stelle setzt das Forschungsvorhaben mit dem Ziel an, die Auftragrate beim gepulsten Laserstrahlauftragschweißen von Nickelbasis-Superlegierungen durch ein gezieltes Wärmemanagement im Schweißprozess zu erhöhen. Hierbei wird der Schweißprozess durch eine Aufteilung der zugeführten Energie so ausgelegt, dass die Energie des Laserstrahles zum Aufschmelzen von Zusatz- (hochfeste Ni-Legierungen) und Grundwerkstoff gezielt eingesetzt werden kann. Dies erfolgt zum einen durch die Aufteilung der Wärmeanteile in den Zusatzwerkstoff (Heiß- statt Kaltdraht) und zum anderen durch die Entkopplung der zugeführten Wärme. Im Gegensatz zum etablierten Laser-Pulverauftragschweißen ermöglicht dieser Ansatz die artgleiche Reparatur lokaler und individuell auftretender Schäden (bspw. Schaufelblatt oder in Zwangslagen), die bislang nur mit duktilen Zusatzwerkstoffen durchgeführt wurden. Für deutsche kmU im Bereich der Energietechnik eröffnet das Vorhaben völlig neue Potentiale zur teilautomatisierten Reparatur zum einen und zur Wiederherstellung der Eigenschaften der Turbinenschaufeln durch den Einsatz ausscheidungshärtender Legierungen zum anderen. In einem Markt, der zur Zeit von der Reparatur gekennzeichnet ist, werden durch das Vorhaben deutschen Unternehmen entlang der Wertschöpfung von der Anlagetechnik, über die Werkstoffe bis hin zu den Dienstleitern in die Lage versetzt, die Vorteile der gepulsten Bearbeitung vollständig auszunutzen. Deutsche Unternehmen können damit ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern und Schweißaufgaben mit einer hohen Produktivität bzw. Abschmelzleistung bei gleichzeitig hoher Bauteilqualität lösen.