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Forschungs- bereich

Laserproduktionstechnik

Die aus dem ehemaligen Laserzentrum Leoben hervorgegangene Forschungsgruppe Laserproduktionstechnik ist Ihr kompetenter Experte und Partner bei der Lasermaterialbearbeitung. Beim Laserschweißen, Laserauftragsschweißen und Laserlegieren bieten wir aufgrund unserer langjährigen Expertise kompetente Beratung, Prozessentwicklung, Fertigung von Kleinserien, Überleitung in die Serienfertigung, sowie Prozessoptimierung und Qualitätssicherung in laufenden Serienfertigungen. Die Laserstrahlanalyse, die in vielen Fällen der Laserproduktionstechnik als Ergänzung unverzichtbar ist, rundet unser Portfolio ab.

Laserschweissen
Laserschweißen

Kompetenz

In der Lasermaterialbearbeitung liegt unsere Kernkompetenz beim Laserschweißen, Laserauftragsschweißen und Laserlegieren. Laserschweißen und Laserauftragsschweißen sind heutzutage sehr weit verbreitete Technologien, welche in einigen Branchen bereits unverzichtbarer Standard sind und in anderen eine immer größere Bedeutung gewinnen. Hier bieten wir ergebnisorientierte Prozessentwicklung bis zur Serienreife inklusive Qualitätssicherung, sowohl in Hinblick auf die Fertigung zukünftiger Kleinserien als auch für die Überleitung in eine Serienproduktion direkt beim Kunden. Das Laserlegieren, welches durch keine alternative Technologie ersetzbar ist, wurde von uns zur Serienreife entwickelt und wird seither in einem weltweit einzigartigen Industrieprozess für zwei Großkunden umgesetzt.

Laser-schweißen

Laserschweißen

Obwohl das Laserschweißen (mit oder ohne Zusatzwerkstoff) heute in vielen Branchen bereits Standard ist, ist die Entwicklung neuer Laserschweißprozesse nach wie vor wesentlich. Die immer wiederkehrenden Herausforderungen sind hierbei:

  • Laserschweißen mit exakt definierten Schweißnähten in Breite und Tiefe
  • Laserschweißen unüblicher Materialkombinationen oder neuartiger Legierungen
  • Laserschweißen an Bauteilen mit diffiziler Geometrie, bis hin zu feinsten Verbindungen mit geringster thermischer Belastung.

Für das Laserschweißen stehen bei uns Laserstrahlquellen im Multikilowatt-Bereich zur Verfügung sowie spezielle Laseroptiken für ein optimales Ergebnis (Scanneroptik, Bifokaloptik). Zu unseren Bearbeitungsanlagen zählt auch ein Schweißroboter, mit dem auch das Laserschweißen an großen Bauteilen mit komplexen dreidimensionalen Schweißnahtverläufen realisiert werden kann.

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Laser-auftrags-schweißen

Komplexe Schutzschichten, Bauteilreparatur und additive Fertigung

Mittels Laserauftragsschweißen werden Schutzschichten für den Verschleiß- oder Korrosionsschutz auf Werkzeugen oder Maschinenbauteilen aufgebracht. Unsere Kompetenz liegt vor allem in der Prozessentwicklung für komplexe Schichtsysteme, die für die jeweilige Anwendung optimiert werden. Im Vergleich zu anderen Aufschweißverfahren zeichnet sich das Laserauftragsschweißen durch eine wesentlich geringere thermische Belastung aus, wodurch die auftretenden Verzüge minimiert werden. Aufgrund der Präzision und Stabilität des Laserstrahls sind auch sehr komplexe Aufschweißungen möglich: Durch die Kombination einer automatisch regelbaren Fokussieroptik mit einer Simulationssoftware zur Schweißbahngenerierung und einer Roboteranlage können auch Lösungen für komplexe Oberflächentechnologien entwickelt werden.

Eines unserer Musterprojekte war die Prozessentwicklung einer komplexen Verschleißschutzschicht mit definierter Schichtdicke für die Ölfeldbohrrohre der Firma Schoeller Bleckmann Oilfield Technology. Hier lag die Herausforderung zum einen in der Dimension der Rohre, zum anderen in der Vorgabe einer Schichtdickentoleranz von wenigen Zentelmillimeter zur Einsparung der teuren Nachbearbeitung. Dieser Prozess wird, nachdem er bei MATERIALS zur Serienreife eintwickelt wurde, bis zum heutigen Tag bei Schoeller Bleckmann in der Produktion an mehreren  Laseranlagen im Mehrschichtbetrieb eingesetzt.

Kelch

Eine weitere, immer mehr an Bedeutung gewinnende Anwendung für das Laserauftragsschweißen ist die Bauteilreparatur: Hochwertige Bauteile (z.B. Gußformen, Turbinenblätter,…) können mittels Laserauftragsschweißen kostengünstig repariert werden, in dem an der verschlissenen Stelle eine gleichwertige Legierung aufgeschweißt wird.

Das generative Laserauftragsschweißen, mit dem durch das Aufschweißen übereinander liegender Schichten komplexe Strukturen an Bauteilen hergestellt werden können, ist ein weiteres Anwendungsgebiet. Dabei kann von uns die nötige Zwischen- und Nachbearbeitung direkt in einer einzigen Anlage, einer kombinierten Laser- und Frässtation, durchgeführt werden.

In allen drei Anwendungsbereichen finden Sie bei uns die komplette Kette von der Beratung und Anlagenkonzeption über die Prozessentwicklung, Prozessoptimierung bis hin zur Überleitung in die Serienfertigung inklusive Qualitätsmanagement sowie die Fertigung von Kleinserien im Fall eines geringen Stückzahlbedarfs.

Extruderschnecke

Laser-legieren

Laserlegieren

Das Laserlegieren ist eine Technologie, die von uns zur Serienreife weiterentwickelt wurde. Dabei werden einem Laserschmelzbad geringe Mengen an Legierungselementen zugesetzt, um auf diese Weise nach dem Erstarrungsprozess an lokal definierten Stellen eine neue Legierung mit deutlich verbesserten Verschleißeigenschaften zu erzeugen. Hauptanwendungsgebiet beim Laserlegieren ist die lokal definierte Härtung von Maschinenbauteilen, welche aus einem kostengünstigeren Grundwerkstoff hergestellt wurden. Das Laserlegieren wird seither im Rahmen eines weltweit einzigartigen, patentierten industrietauglichen Prozesses von uns umgesetzt.

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Laser-strahl-analyse

Laserstrahlanalyse

Eine der wesentlichen Grundlagen für die Qualitätssicherung in der Serienproduktion ist die Konstanz der Laserstrahlparameter. Dabei sind es die allmählichen Veränderung dieser Parameter, die zu Einbußen an Fertigungsqualität und Prozessgeschwindigkeit führen. Die Laserstrahlanalyse beinhaltet im einfachsten Fall die Messung von Laserleistung und Strahlradius. Diese beiden Größen bestimmen in elementarer Weise das Ergebnis des Bearbeitungsprozesses. Daher ist die regelmäßige Laserstrahlanalyse in den meisten Fällen unverzichtbar. Kunden, für die die Qualitätssicherung essentiell ist, wissen um die Wichtigkeit der Laserstrahlanalyse und greifen dabei gerne auf unsere Erfahrung zurück.

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