Forschung & Entwicklung

Blechkanten und Oberflächen mit dem Laser veredeln

Auf der Deburring EXPO präsentiert das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT vom 8. bis zum 10. Oktober 2019 aktuelle Entwicklungen aus den Bereichen Laserentgraten und -polieren. Schwerpunkte sind dabei Laserverfahren für tribologisch beanspruchte Oberflächen, Dichtflächen und Blechkanten.

In der Metallbearbeitung gewinnen die Themen Entgraten und Polieren zunehmend an Bedeutung. Besonders bei Funktionsoberflächen und anspruchsvollem Entgraten spielen laserbasierte Prozesse zum Entgraten und Polieren ihre Vorteile aus.

In Karlsruhe auf der Deburring EXPO demonstriert das Fraunhofer ILT beispielsweise das Laserentgraten von Blechen. Hier haben sich kontinuierliche Laser bewährt, weil sie zuverlässig und schnell – teilweise mit mehreren Metern pro Minute – Grate und Kanten entfernen, die in Abhängigkeit der Anforderungen formgebend umgeschmolzen werden. Dank des Aufschmelzens lässt sich eine definierte Formgebung, zum Beispiel eine gleichmäßige Verrundung, erreichen.

Für das Polieren metallischer Oberflächen kommen sowohl kontinuierliche als auch gepulste Laser zum Einsatz. Beim Bearbeiten etwa von geschliffenen Oberflächen mit geringer Rauheit finden gepulste Laser mit Pulsdauern von einigen 100 ns und einer Umschmelztiefe von einigen Mikrometern Verwendung. Bei gefrästen oder erodierten und somit raueren Oberflächen eignen sich wiederum die kontinuierlichen Laser, die eine Umschmelztiefe von bis zu 100 μm erreichen.

Für das Polieren von Metalloberflächen benötigt ein Laser je nach Anwendung und Laserleistung zwischen 1 und 60 s/cm². „Interessante Anwendungen finden sich im Automobil- und Maschinenbau, der Feinmechanik und der Medizintechnik“, sagt Dr. Edgar Willenborg, Leiter der Gruppe Laserpolieren am Fraunhofer ILT. „Das Laserpolieren eignet sich besonders für tribologisch beanspruchte Oberflächen, für Dichtflächen und teilweise auch für Stellen, die mit klassischen Verfahren nur schwer zugänglich sind.“

Für das Verfahren spreche außerdem, dass es sich für viele verschiedene Werkstoffe wie Stähle, einige Gusslegierungen, Nickel-, Titan- und Cobalt/Chrom-Legierungen bis hin zu Reintitan eignet. Noch ist das Laserpolieren in der industriellen Fertigung ein Exot. Aber erste Applikationen sind technisch und wirtschaftlich erfolgreich umgesetzt.

Darüber hinaus lassen sich auch komplexe dreidimensionale Bauteile mit dem Laser bearbeiten. Am Fraunhofer ILT entstand in Kooperation mit einem Sondermaschinenbauer die entsprechende Maschinentechnik, mit der die Aachener das Laserpolieren für neue Anwendungen weiterentwickeln und erproben. Dr. Willenborg: „Die ersten industriellen Umsetzungen kommen jetzt, nachdem sich die Technik bereits im Labormaßstab bewährt hat. Das Laserpolieren adressiert in erster Linie mittlere Qualitäten – zum Beispiel für technische Funktionalität mit einem hohen Automatisierungsgrad.“ Wenn es dagegen um Spiegelhochglanzflächen gehe, sei das Laserpolieren oft nicht geeignet.

Allgemein ist die Resonanz auf das Laserpolieren laut Dr. Willenborg wegen der starken Nachfrage nach neuen Polierverfahren groß. Vorteilhaft sei zudem, dass sich das Verfahren beim Bearbeiten von kleineren Bauteilen leicht in bestehende Fertigungslinien integrieren lasse.

von mn

www.ilt.fraunhofer.de

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