Das Problem, das wir lösen
Wärmeeinflusszone (WEZ)
Traditionelle hybride Laserbearbeitung basiert auf Lichtbogenplasma — einer Energiequelle mit Temperaturen im Bereich von Zehntausenden Grad Celsius. Das führt zu übermäßigen thermischen Spannungen, einer vergrößerten Wärmeeinflusszone (WEZ), Degradation der Materialstruktur und hohen Betriebskosten. Bisherige Versuche zur Prozessstabilisierung nutzten gasförmige Medien lediglich als passive Abschirmung. Bei SLCP ist die ionisierte Umgebung kein passives Schutzgas mehr, sondern gestaltet aktiv die Wechselwirkung des Strahls mit dem Material.
Zusammenspiel von Strahl und aktivem ionisiertem Medium
Präzise Steuerung der Strahlenergie in der Bearbeitungszone
Das zum Patent angemeldete SLCP-System ersetzt den energiehungrigen Lichtbogen durch ein stabilisiertes ionisiertes Medium mit hoher Elektronenenergie. Das ermöglicht eine präzise Prozesssteuerung, ohne übermäßige Wärme in das Material einzubringen.
- Fokussierte Absorption: hochenergetische Elektronen erzeugen eine lokalisierte „Schwarzer-Körper"-Zone, die Laserenergie genau dort hält, wo sie benötigt wird, und die Wärmeableitung in das Material verhindert.
- Mikrostruktureller Schutz: niedertemperierte Ionen erhalten die thermische Stabilität der Umgebung und bilden eine aktive chemische Barriere, die die Bearbeitungszone vor Oxidation und Verlust mechanischer Eigenschaften schützt.
Wie das System funktioniert
Eigenes optisches System und Gasaktivierung
Das System nutzt optimierte Laserquellen (Scheiben-, Dioden- und andere), die einen Strahl über ein breites Spektrum (von 200 nm bis 15 µm) erzeugen. Die Energie wird durch ein proprietäres optisches System mit dynamischer Brennweitensteuerung geleitet, das in Kombination mit dem SLCP-Gasaktivierungsmodul eine hohe Prozessreinheit und Wiederholgenauigkeit gewährleistet.
Bewährte Verfahren
Das SLCP-System wurde in sechs verschiedenen Materialbearbeitungsverfahren validiert, mit messbaren Verbesserungen gegenüber reiner Laserbearbeitung.
Schweißen (Titan)
- Verbindungshärte 17 % niedriger und reduzierte Eigenspannungen
- Keine Porosität oder Oxideinschlüsse
Auftragsschweißen (Stellite 6 auf Stahl)
- Auftragbreite 24 % größer
- Keine Porosität oder Risse festgestellt
Legieren (Metco 15E auf Stahl)
- Oberflächenhärte 1049 HV1, also 2,7× Grundwerkstoff
- Keine Porosität
Dispergieren (ZrO2+Y2O3 in Titan)
- Oberflächenhärte 4,5× Grundwerkstoff
- Ohne CAP unmöglich — alle Versuche mit reinem Laser scheiterten
Oberflächenumschmelzung (WC auf Stahl)
- Härte 17 % höher als bei reinem Laser
- Adhäsive Bindung durch metallurgische ersetzt
Oberflächenwärmebehandlung (Stahl)
- Oberflächenhärte verdoppelt (787 vs. 396 HV1)
- Keine sichtbare Oxidation auf der behandelten Oberfläche
Hauptvorteile
Geringerer Energieverbrauch
Das Zusammenspiel des ionisierten Mediums mit dem Laserstrahl senkt den Leistungsbedarf der Laserquelle.
Minimale Wärmeeinflusszone
SLCP konzentriert die Laserenergie in der Bearbeitungszone und begrenzt nachteilige Veränderungen außerhalb des vorgesehenen Bereichs.
Bisher unmögliche Prozesse
Keramikdispersion in Titan und andere Kombinationen, die mit dem Laser allein nicht erreichbar sind.
Integrierter Oxidationsschutz
Ionisiertes Argon isoliert die Bearbeitungszone chemisch von Luft-Sauerstoff und -Stickstoff.
Volle Mikrostrukturkontrolle
Einstellbare SLCP-Parameter ermöglichen die Anpassung von Korngröße, Spannungsverteilung und Phasenzusammensetzung.
Metalle & Verbundwerkstoffe
Ionentemperaturen unter dem Schmelzpunkt der Werkstoffe ermöglichen auch die Bearbeitung nichtmetallischer Werkstoffe.
Anwendungen
| Verfahren | Typischer Anwendungsfall |
|---|---|
| Schweißen | Titanverbindungen in Luftfahrtqualität, Dünnblechmontage |
| Auftragsschweißen | Verschleißfeste Beschichtungen für Industriewerkzeuge |
| Legieren | Härtung von Stahloberflächen mit Ni-Cr-Legierungen |
| Dispergieren | Keramische Verstärkung von Titan für extremen Verschleiß |
| Oberflächenumschmelzung | Aufwertung von Flammspritzbeschichtungen zu metallurgischer Bindung |
| Wärmebehandlung | Lokale Härtung ohne Gesamtverzug |
Für wen ist diese Technologie?
- Metallverarbeitungsbetriebe und Schweißbetriebe, die effizientere und kostengünstigere Technologien suchen
- Luft-, Raumfahrt- und Rüstungshersteller, die Titan und Superlegierungen verarbeiten
- Werkzeug- und Beschichtungshersteller, die die Bauteillebensdauer verlängern
- Kunststoff- und Verbundwerkstoffverarbeiter mit Bedarf an präziser Oberflächenbehandlung
- Forschungseinrichtungen, die hybride Bearbeitungsmethoden entwickeln
- Technologieintegratoren und OEMs mit Interesse an Lizenzierung
Technologische Reife
Technologie im Pilotmaßstab validiert, mit vollständiger metallographischer und mikrostruktureller Charakterisierung, Härtemessungen und Analyse der chemischen Zusammensetzung. Zum internationalen Patent angemeldet.
Wir bieten Lizenzen für den Einsatz der SLCP-Technologie in Ihrem Betrieb. Bei der Systemintegration bieten wir volle technische Unterstützung: von der Konfigurationswahl bis zur Optimierung der Prozessparameter für Ihre Werkstoffe.