HOCHRATE MICRO CLADDING – OBERFLÄCHENSTRUKTUREN

HOCHRATE MICRO CLADDING – OBERFLÄCHENSTRUKTUREN DURCH
SCHNELLEN UND NEUARTIGEN MATERIALAUFTRAG
M. Erler, R. Ebert, S. Gronau, M. Horn, S. Klötzer, H. Exner,
Laserinstitut Hochschule Mittweida, Technikumplatz 17, D-09648 Mittweida
Micro Cladding, wie es am Laserinstitut Hochschule Mittweida (LHM) realisiert wird, nutzt eine neuartige Form des
Materialauftrages. Im Gegensatz zum klassischen Laser-Auftragschweißen im Mikrobereich [1, 2] werden hierbei
gezielt Mikro-Kavitäten in die zu generierende Struktur eingebracht. In der Bestrahlungspause füllen sich die Kavitäten
mit Pulver, wodurch die Baurate signifikant gesteigert werden kann [3, 4]. Zur Realisierung von hohen
Volumenbauraten kamen ein kurzgepulster Faserlaser hoher Leistung sowie alternativ ein schnell modulierter cwFaserlaser in Kombination mit einer schnellen Strahlablenkung zum Einsatz. Damit konnten für den Mikrobereich sehr
hohe Volumenbauraten von größer 3.500 mm³/h erzielt werden. Die minimalen Strukturauflösungen lagen trotzdem
noch bei 40 µm. Die untersuchten Parameterabhängigkeiten des Verfahrens werden aufgezeigt und diskutiert. Erste
Oberflächenstrukturen werden gezeigt. Des Weiteren wird eine neue Methode zur schnellen Flächenbeschichtung mit
Schichtdicken im Mikrometerbereich vorgestellt.
Abb. 1: REM-Aufnahmen von erzeugten Oberflächenstrukturen mit Hochrate Micro Cladding: (a) Nachbildung einer Haifischhautstruktur;
(b) Mikro-Türme mit umgeschmolzener Spitze zur Erzeugung von Hinterschneidungen; (c) Mikro-Wände mit schneidförmigen Wandquerschnitt.
[1] Weidlich, Nils, et al. "Metallische Funktionsbauteile im Mikromaßstab durch einstufiges Laserstrahlmikroauftragschweißen." Schweißen und
Schneiden 61.9 (2009): 545.
[2] Brückner, F., Nowotny, S., Riede, M., Kubisch, F., Leyens, C., & Beyer, E. (2013). Surface Functionalization by High‐precision Laser
Cladding. Laser Technik Journal, 10(1), 29-31.
[3] Erler, Martin: Theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Verfahren Micro Cladding; Masterarbeit 2011; Hochschule Mittweida;
Fakultät Mathematik, Naturwissenschaften, Informatik
[4] M. Erler, R. Ebert, S. Klötzer, H. Exner: Erhöhung der Baurate beim Micro Cladding durch gezielte Mikrostrukturierung, 22th International
Scientific Conference Mittweida, Oktober 24-25, Scientific Reports Nr. 2, 50-53 (2012).

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