Lebensdauer von Sensoren erhöhen

Das Pulverauftragschweißen bietet die Möglichkeit, den Einsatz der Sensoren deutlich zu verlängern. Die kompakte Laserschweißanlage EVO Mobile eignet sich vor allem für Verschleißschutz, Reparatur und Designänderung. Das System arbeitet mit geringen Laserleistungen ab 200 W, stellt jedoch, dank seiner Auftragsrate von bis zu 5000 mm3/h, die Lösung für eine Vielzahl von Applikationen dar. Das macht die Anlage hocheffizient bei gleichzeitig niedrigen Anschaffungskosten.

Die Idee für den Verschleißschutz von Sensoren besteht darin, sie mit einer Hartlegierung auf Cobalt-Chrom-Basis – sogenannte Stellite – zu beschichten und damit dauerhaft gegen Verschleiß zu schützen. Stellite sind extrem schwer zu bearbeitende, harte Legierungen. Im konventionellen Verfahren werden sie in etlichen Schweißlagen in einer dicken Schicht von mehreren Millimetern aufgetragen. Dabei wird das Material des Sensors durch die hohe Hitzeeinwirkung stark durchmischt. Der Materialverbrauch steigt deshalb deutlich bei Anwendung des konventionellen Verfahrens.

Beim additiven Pulverauftragschweißen dagegen schmilzt der Laser nur minimal punktuell die Oberfläche des Sensors auf. Koaxial zum Laser wird das metallische Pulver, das eine Körnung von 45 bis 90 µm aufweist, aufgebracht und geht eine feste Verbindung mit der Objektoberfläche ein. Punktgenauer Materialauftrag, geringer Wärmeeintrag in das zu bearbeitende Material und eine verzug- und rissfreie Bearbeitung sind die Vorteile. Spurbreiten von 200 µm bis 2 mm sind möglich.

Die koaxiale Anordnung erlaubt eine von der Schweißrichtung unabhängige homogene Qualität des Materialauftrags, wodurch das Werkstück in jede Richtung gedreht werden und, sofern erforderlich, auch in drei Dimensionen „wachsen“ kann. Die Laserparameter können auch noch während des Prozesses an geänderte Verhältnisse angepasst werden.

Um Oxidationen und winzige Blasenbildung zu verhindern, läuft der Vorgang unter Schutzgasatmosphäre mit dem Edelgas Argon ab. Das Ergebnis ist eine neuwertige Qualität der Bauteile, eine poren- und rissfeste Veredelung, endkonturnah und sauber. Der Sensor selbst wird bei diesem „minimal-invasiven“ Verfahren kaum beeinflusst, seine Verschleißbeständigkeit jedoch erheblich verbessert.

Das Team der Forschungs- und Entwicklungsabteilung der O.R. Lasertechnologie entwickelte in einjähriger Forschungsarbeit gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut die hocheffiziente, leicht installierbare Pulverdüse, die mit hoher Wiederholgenauigkeit und Automatisierbarkeit arbeitet. „Wir sind stolz darauf, mit unserem additiven Laserverfahren die Haltbarkeit der Sensoren zu verbessern und damit die Sicherheit in der Gas- und Ölindustrie zu erhöhen“, so Markus Wolf, Leiter Forschung und Entwicklung bei OR Laser. Die Anlagen werden komplett in Deutschland gefertigt, die Düse ist die erste Anlagenerweiterung ihrer Art, die eine Kombination von Draht- und Pulverauftragschweißen ermöglicht.