Forschungs- bereich

Laserproduktionstechnik

Die aus dem ehemaligen Laserzentrum Leoben hervorgegangene Forschungsgruppe Laserproduktionstechnik ist Ihr kompetenter Experte und Partner bei der Lasermaterialbearbeitung. Beim Laserschweißen, Laserauftragsschweißen, Laserlegieren und der Generativen Fertigung 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.

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.

Für die Generative Fertigung metallischer Werkstoffe verfügen wir über beide laserbasierenden Technologien: Das Laserstrahlschmelzen aus dem Pulverbett (3D-Metalldruck) sowie das Generative Laserauftragsschweißen mittels Pulverdüse (Laser Metal Deposition) ergänzen einander hervorragend. 

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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Generative Fertigung

Beide laserbasierenden Technologien zur Generativen Fertigung metallischer Komponenten sind bei uns vertreten:

 
Generatives Laserauftragsschweißen:
Mittels der Pulver-Düse-Technologie (Laser Metal Deposition) können dreidimensionale Bauteile gefertigt werden, wobei der Vorteil dieses Verfahrens vor allem in der Machbarkeit der Kombination unterschiedlicher Werkstoffe liegt. Dies ermöglicht das Design von Gradienten in den Bauteileigenschaften oder auch die Herstellung sogenannter funktioneller Bauteile aus unterschiedlichen Legierungen. Ein weiterer Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass auf beliebigen Geometrien aufgeschweißt werden kann. Die meist nötige Nachbearbeitung kann bei uns in einer einzigen kombinierten Laser- und Frässtation 
durchgeführt werden. Eine derartige Hybridanlage, wie sie erst seit 2014 kommerziell erhältlich ist, ist bei uns als Spezialanfertigung bereits seit 2004 im Einsatz. 


Laserstrahlschmelzen aus dem Pulverbett:
Diese vergleichsweise neue Technologie, die vor allem unter dem Begriff 3D-Metalldruck bekannt ist, bietet die Möglichkeit, hochkomplexe Bauteile in höchster Genauigkeit direkt aus den vorhandenen CAD-Daten zu fertigen. Die erzielbaren Genauigkeiten und Oberflächenrauigkeiten liegen dabei im Bereich von unter 50 μm. Betreffend der geometrischen Komplexität sind fast keine Grenzen gesetzt, wodurch mit dieser Technologie Komponenten auf einfachem Weg herstellbar sind, die mittels konventioneller Fertigungsverfahren entweder gar nicht oder nur mit höchstem Aufwand zu realisieren wären. 

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Laser-auftrags-schweißen

Beim Laserauftragsschweißen werden Schutzschichten für den Verschleißschutz oder Korrosionsschutz auf Werkzeugen oder Maschinenbauteilen aufgebracht. Im Vergleich zu anderen Aufschweißverfahren zeichnet sich das Laserauftragsschweißen durch eine wesentlich geringere thermische Belastung aus, wodurch die auftretenden Verzüge minimiert werden. Durch die Präzision und Stabilität des Laserstrahls sind auch sehr komplexe Aufschweißungen möglich. Zu unseren Kompetenzen zählt dabei zusätzlich die Prozessentwicklung für komplexe Schichtsysteme, die für eine bestimmte Anwendung optimiert werden.

Eine weitere, immer mehr an Bedeutung gewinnende Anwendung für das Laserauftragsschweißen ist die Bauteilreparatur: Hochwertige Bauteile 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 übereinanderliegender Schichten komplette Bauteile hergestellt werden können, ist ein weiteres Anwendungsgebiet. Hier kann bei uns die nötige Zwischen- und Nachbearbeitung direkt in einer einzigen Anlage, einer kombinierten Laser- und Frässtation durchgeführt werden.   

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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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Laserstrahl-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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Referenz-kunden

Ausgewählte Kunden

  • MAGNA Powertrain AG & Co KG
  • MAGNA STEYR
  • Pankl Racing Systems AG
  • Andritz AG
  • Salvagnini Maschinenbau GmbH