Komplexe Bauteile mit Feindraht bearbeiten

Die nächste Generation der Laser-Draht-Bearbeitungsoptik Coaxwire steht in den Startlöchern. Auf der Hannover Messe und der ILA zeigt das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS zwei Varianten seiner koaxialen Drahtoptik. Eine miniaturisierte Version ermöglicht die hochpräzise Bearbeitung komplexer Bauteile mit Feindraht.

01. Mai 2018
Der Coaxwire-Laserbearbeitungskopf kann optional mit einem Heißdraht-Modul ausgerüstet werden. (Bild: Jürgen Jeibmann)
Bild 1: Komplexe Bauteile mit Feindraht bearbeiten (Der Coaxwire-Laserbearbeitungskopf kann optional mit einem Heißdraht-Modul ausgerüstet werden. (Bild: Jürgen Jeibmann))

Das Fraunhofer IWS stellt die nächste Generation der koaxialen Laser-Draht-Bearbeitungsoptiken unter der Bezeichnung »Coaxwire« vor. Das Dresdner Institut rüstete das System anwendungsspezifisch mit Optikkomponenten, Draht- und Medienzufuhr sowie mit Kameras und Sensoren aus. So ermöglichen die Wissenschaftler sowohl eine Überwachung des Bearbeitungskopfes als auch die Aufzeichnung, Verarbeitung und Vernetzung relevanter digitaler Prozessdaten als neue Funktion.

Für filigrane und komplexe Bauteile

Eine miniaturisierte Variante stellt das Fraunhofer IWS auf der Hannover Messe 2018 aus: Die Coaxwire mini soll die Lücke zur präzisen Bearbeitung insbesondere für Anwendungen zum Reparieren und Generieren hochwertiger und filigraner Komplexbauteilen schließen.

Erstmals lassen sich in einem maschinengeführten System dünne Drähte von 300 bis 600 Mikrometern Durchmesser verarbeiten – für bestimmte Legierungen auch das anspruchsvolle Spektrum von 100 bis 250 Mikrometern. Das eröffnet die Dimension von 200 bis 1.200 Mikrometern Strukturauflösung des deponierten Materials bei vollständiger Materialausnutzung.

Den Trends in der Laserquellenentwicklung folgend ist die Optik des Systems für Wellenlängen von 890 bis 1.100 sowie von 450 bis 550 Nanometern ausgelegt. Damit eignet sich der Bearbeitungskopf für Strahlquellen, die im grünen oder blauen Lichtspektrum emittieren. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, Werkstoffe wie Kupfer oder Gold besser zu verarbeiten.

Erhöhte Produktivität

Mit der größeren Coaxwire-Variante die das Fraunhofer IWS auf der ILA Berlin 2018 präsentiert, lässt sich der Laser-Draht-Bearbeitungskopf mit einem Heißdraht-Modul ausrüsten. Bei vollständigem Erhalt der Richtungsunabhängigkeit und 3D-Fähigkeit ermöglicht diese Option materialabhängig eine um 20 bis 40 Prozent gesteigerte Auftragsrate. Außerdem vergrößert sich das Prozessfenster für das effiziente, fehlerfreie Verarbeiten metallischer Hochleistungsmaterialien.

Drähte bilden seit jeher das Rückgrat der Zusatzwerkstoffe in der Schweißtechnik, wie Prof. Steffen Nowotny, Abteilungsleiter Thermisches Beschichten am Fraunhofer IWS, erklärt: »Speziell beim Auftragschweißen bestehen die Vorzüge darin, dass sie sich einfach in die Schweißzone einführen lassen, dass sie den Draht vollständig ausnutzen und dass sie aufgrund der charakteristischen sauberen Prozesse Umwelt, Maschine und Bedienpersonal schonen.«