Additive Fertigung mit dem Laser: die Lebensdauer kritischer Anlagen verlängern
In der Energiebranche sind manche Teile keine einfachen Komponenten: Sie bündeln einen hohen technischen, wirtschaftlichen und industriellen Wert. Sind sie verschlissen oder beschädigt, kann ihr Austausch hohe Kosten, lange Lieferzeiten und mitunter schwer hinnehmbare Produktionsstillstände verursachen.
In diesem Zusammenhang kann das Reparieren, Auftragschweißen oder Modifizieren eines vorhandenen Teils eine besonders sinnvolle Alternative darstellen.
Die laserbasierte additive Fertigung im DED-Verfahren ermöglicht es gerade, Material genau dort aufzutragen, wo es benötigt wird – um eine Geometrie wiederherzustellen, einen beanspruchten Bereich zu verstärken oder einem vorhandenen Teil eine neue Funktion zu verleihen.
Reparieren statt ersetzen
Die Laserreparatur beantwortet eine einfache Herausforderung: die Lebensdauer von Anlagen zu verlängern und zugleich die wirtschaftlichen und industriellen Folgen eines Austauschs zu begrenzen.
Je nach Anwendung kann das Verfahren eingesetzt werden, um einen verschlissenen Bereich wieder aufzubauen, ein Funktionsmaß wiederherzustellen, ein Laserauftragschweißen durchzuführen oder ein Bauteil lokal zu verstärken.
Dieser Ansatz kann besonders für Komponenten mit hoher Wertschöpfung interessant sein, die schwer zu beschaffen sind oder lange Fertigungszeiten aufweisen.
Zudem lässt sich so der Materialverbrauch gegenüber der Herstellung eines Neuteils begrenzen, wenn nur ein Teil der Komponente wiederhergestellt werden muss.
Die Herstellung von Prototypen im Auftrag von Industrieunternehmen ermöglicht es außerdem, eine Geometrie, einen Werkstoff oder eine Auftragsstrategie zu validieren, bevor größere Produktionsmittel eingesetzt werden. Dieser Schritt trägt dazu bei, Entwicklungskosten zu begrenzen und technische Entscheidungen im Vorfeld der Industrialisierung abzusichern.
Laser-DED: Pulver oder Draht, je nach Bedarf
Die laserbasierte additive Fertigung im DED-Verfahren bietet mehrere Umsetzungsmöglichkeiten, insbesondere mit Pulver- oder Drahtzufuhr.
Die Wahl hängt vom Bauteil, vom Werkstoff, von der Geometrie, vom zu bearbeitenden Bereich und von den erwarteten Eigenschaften ab.
Bei manchen Anwendungen ermöglicht der Pulverauftrag ein präzises Arbeiten an lokal begrenzten Bereichen oder komplexen Geometrien. Bei anderen bietet der Drahtauftrag eine hohe Auftragsleistung und ermöglicht die Bearbeitung großer Bauteile.
IREPA LASER verfügt daher über industrielle Anlagen für den Laserauftrag, deren Kapazitäten sowohl auf Reparaturanwendungen als auch auf die Fertigung von Bauteilen oder das Hinzufügen von Funktionen ausgelegt sind. Die additive Fertigung im DED-Verfahren ist fester Bestandteil des Technologieangebots – neben Reparatur, Laserauftragschweißen, Funktionserweiterung und der Herstellung funktionsfähiger Bauteile.
Den Prozess entwickeln – vor allem aber seine Anwendung absichern
Für eine industrielle Anwendung reicht es nicht aus nachzuweisen, dass ein Auftrag möglich ist.
Das aufgetragene Material, sein metallurgisches Verhalten, die durch den Prozess erzeugten Spannungen und die Endgeometrie des Bauteils müssen beherrscht werden.
Deshalb kann die Entwicklung eines DED-Prozesses mehrere sich ergänzende Fachgebiete erfordern: Laserverfahren, Metallurgie, Werkstoffwissenschaft, Simulation und Engineering.
Bei IREPA LASER ermöglichen die F&E-Kapazitäten insbesondere, technologische Hürden zu überwinden, wenn die Einsatzbedingungen über bereits beherrschte Anwendungsfälle hinausgehen. Die Ergebnisse werden anschließend mit den industriellen Rahmenbedingungen abgeglichen, um einen qualifizierten, dokumentierten und übertragbaren Prozess aufzubauen.
Simulieren, um vorauszuplanen – fertigen, um zu validieren
Die thermomechanische Simulation ist zudem ein wichtiges Werkzeug, um die Skalierung abzusichern.
Sie ermöglicht es insbesondere, die Wärmeausbreitung, thermische Phänomene und Verformungen vorherzusehen, die während des Prozesses auftreten können.
Dieser Ansatz ermöglicht eine bessere Vorbereitung der Fertigung, die Optimierung der Auftragsstrategie und bei Bedarf die Erstellung kompensierter 3D-Modelle, die die erwarteten Verformungen berücksichtigen.
Er ist Teil eines umfassenderen Vorgehens: verstehen, bevor man fertigt, unter beherrschten Bedingungen fertigen und anschließend die Ergebnisse prüfen.
Das Zusammenspiel von Simulation, additiver Fertigung und Charakterisierung ermöglicht es so, Iterationen zu reduzieren und die Entwicklungsschritte abzusichern.
Von der Machbarkeit zur Industrialisierung
Ein Reparatur- oder additives Fertigungsverfahren wird erst dann wirklich industriell, wenn es mit einem beherrschten Qualitätsniveau reproduziert werden kann.
IREPA LASER begleitet Projekte daher über die ersten Versuche hinaus:
- Machbarkeitsstudie;
- Festlegung und Optimierung der Parameter;
- Prozessentwicklung;
- Fertigung auf industriellen Anlagen;
- Charakterisierung und metallurgische Analyse;
- Qualifizierung;
- Industrialisierung und Vorserien;
- Transfer des Prozesses und der Kompetenzen.
Dieser Ansatz entspricht dem eigentlichen Auftrag von IREPA LASER: die Brücke zwischen technologischer Innovation und industrieller Anwendung zu schlagen – bis der Prozess von den Teams des Kunden eigenständig genutzt werden kann.
Anlagen ein zweites Leben geben – mit einem beherrschten Prozess
Die laserbasierte additive Fertigung beschränkt sich also nicht auf das Auftragen von Material.
In der Energiebranche kann sie zu einem echten Hebel werden, um kritische Anlagen zu reparieren, ihre Lebensdauer zu verlängern, sie wiederherzustellen oder weiterzuentwickeln.
Und wenn die Anwendung noch F&E erfordert, fügt sich diese in ein Vorgehen ein, das auf ein konkretes Ziel ausgerichtet ist: ein technologisches Prinzip in eine qualifizierte, reproduzierbare und übertragbare industrielle Lösung zu verwandeln.
Sie untersuchen eine Fragestellung zur Reparatur, zum Laserauftragschweißen oder zur Funktionserweiterung mittels laserbasierter additiver Fertigung? Sprechen wir über Ihre Anwendung.
