Laser

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

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Technologiecluster L - »Laser«

Der Bedarf des Turbomaschinenbaus nach flexibler, schneller und ressourcenschonender Fertigung und Reparatur von hochwertigen Bauteilen führt zu neuen Ansätzen hinsichtlich der einzusetzenden Einzelprozesse und gesamter Prozessketten. Generative Verfahren wie das Laserauftragschweißen und das »Selective Laser Melting« erlauben eine endkonturnahe, ressourcenschonende Fertigung und Reparatur eines Bauteils und eröffnen neue Designmöglichkeiten für den Konstrukteur.

Im Technologiecluster L - »Laser« werden fünf Teilaspekte untersucht. Das »Selective Laser Melting« wird für die Verarbeitung typischer Eisenbasis-Werkstoffe für Zerspanwerkzeuge qualifiziert. Geeignete Prozessfenster und -strategien sowie erzielbare mechanische Eigenschaften werden ermittelt. Ziel ist die generative Fertigung neu entwickelter Hochleistungs-Zerspanwerkzeuge mit verbesserten Kühlschmierstoff-Zufuhrkanälen und passiver Schwingungsdämpfung.

Das Laserauftragschweißen wird für die Verarbeitung typischer Eisenbasis-Werkstoffe für stationäre Kompressorkomponenten qualifiziert. Geeignete Prozessfenster und -strategien sowie erzielbare mechanische Eigenschaften werden ermittelt. Ziel ist die lokale Reparatur der Einströmkanten sowie Spitzen von BLISK-Schaufeln (BLISK: BLade Integrated DiSK), da bei BLISKs ein Austausch einzelner, beschädigter Schaufeln aufgrund der Bauweise nicht möglich ist.

Das Laserauftragschweißen wird durch signifikante Vergrößerung der Aufbaurate sowie durch eine in Kooperation mit dem Technologiecluster P - »Prozessüberwachung« neu zu entwickelnde Prozesskontrolle zum adaptiven Hochrate-Laserauftragschweißen weiterentwickelt. Ziel ist die wirtschaftliche, generative Fertigung von BLISK-Schaufeln aus einer Nickelbasis-Legierung direkt auf der Scheibe (Disk).

Die lokale Wärmebehandlung mittels Laserstrahlung wird für durch Laserauftragschweißen lokal reparierte BLISK-Schaufeln entwickelt und qualifiziert. Geeignete Temperatur-Zeit-Zyklen werden ermittelt, appliziert und in Kooperation mit dem Technologiecluster P - »Prozessüberwachung« überwacht. Ziel ist die Reduzierung von Eigenspannungen, die zuvor durch die lokale Reparatur mittels Laserauftragschweißen entstanden sind.

Die Prozesskette Laserauftragschweißen wird in Kooperation mit den Technologieclustern C - »CAx-Framework«, G - »Geometrieerfassung« und P - »Prozessüberwachung« für die untersuchten Bauteile auf einer Demonstrator-Anlage zum Laserauftragschweißen untersucht und umgesetzt. Ziel ist die Darstellung einer durchgängigen Prozesskette für das adaptive Laserauftragschweißen auf Daten- und Bauteilbasis.