Koaxial-Laser-Draht-Bearbeitungsoptik COAXwire

COAXwire – Beschichten, Reparieren und Generieren mit Massiv- und Fülldraht

Koaxial-Laser-Draht-Bearbeitungsoptik COAXwire
© Fraunhofer IWS Dresden / Frank Höhler
Koaxial-Laser-Draht-Bearbeitungsoptik COAXwire
Präzise Oberflächenbeschichtung mit hoher Oberflächenqualität
© Fraunhofer IWS Dresden / Jürgen Jeibmann
Präzise Oberflächenbeschichtung mit hoher Oberflächenqualität
Beschichtete und generativ hergestellte Bauteile aus verschiedenen Metallllegierungen
© Fraunhofer IWS Dresden / Frank Höhler
Beschichtete und generativ hergestellte Bauteile aus verschiedenen Metallllegierungen

Die koaxiale Laser-Draht-Bearbeitungsoptik COAXwire ist ein Strahlwerkzeug, das richtungsunabhängiges Auftragschweißen mit Metalldrähten als Schweißzusatz ermöglicht. Bei dieser Optik wird der kollimierte Strahl eines Faser-, Scheiben- oder geeigneten Diodenlasers von bis zu 4 kW Leistung zunächst symmetrisch in drei Teilstrahlen aufgeteilt und anschließend auf einen kreisförmigen Brennfleck fokussiert. Bei einem festen Abbildungsverhältnis von 1:3 kann der Fokusdurchmesser über die Wahl des Faserdurchmessers eingestellt werden. Die Anordnung der optischen Elemente ermöglicht die Zufuhr des Schweißdrahtes exakt in der Laserstrahlachse. Resultierend sticht der Draht im Zentrum des laserinduzierten Schmelzbades ein, wodurch eine völlige Richtungsunabhängigkeit erreicht wird, und zwar in allen technisch sinnvollen Schweißpositionen.

Die Drahtoptik beinhaltet eine Kollisions- und Sicherheitsabschaltung zum Schutz vor Beschädigungen bei Fehlfunktionen oder Prozessunregelmäßigkeiten. Die kompakte Bauweise ermöglicht außerdem eine einfache Integration in CNC-Maschinen und Robotersysteme. Der Bearbeitungskopf ermöglicht die Verwendung von handelbüblichen Massiv- und Fülldrähten, und er ist kompatibel zu Standard-Drahtförderern aus dem Bereich der Schweißtechnik.


Anwendung

Das Anwendungsgebiet umfaßt solche Anwendungen, bei denen Konturen oder 3D-Strukturen erzeugt werden sollen, der Einsatz von Pulvern aber nicht zulässig oder aus technischer Sicht nicht möglich ist. Darüber hinaus ergeben sich anwendungsbezogene Vorteile aus der vollständigen Werkstoffausnutzung und den wesentlich besseren Bedingungen hinsichtlich Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz. Beispiele sind Korrosionsschutzschichten aus INCONEL, 3D-Strukturen auf Werkzeugen aus Aluminium und Reparaturbeschichtungen mit Stahldrähten


Technische Daten

  • geeignete Laserquellen: Faser- und Scheibenlaser; Diodenlaser geeigneter Strahlqualität
    (< 30 mm mrad, Faser mit NA 0,1); PL ≤ 4 kW
  • Drahtdurchmesser: 0,4…1,6 mm (antriebsabhängig)
  • Systemgewicht: 13 kg
  • Hauptabmessungen BxTxH: 160 x 210 x 500 mm
  • Mediananschlüsse: Kühlwasser, Schutzgas
  • Schnittstellen: Sicherheitsabschaltung, optional: CCD-Kamera und Schmelzbad-Temperaturerfassung
  • Leistungskennwerte:
    Auftragraten 2D: ≤ 3 kg/h, Bauraten 3D: ≤ 250 cm3/h