O.R. Lasertechnologie Längere Lebensdauer für Sensoren

Mit der Pulverdüse von O.R. Lasertechnologie können empfindliche Bauteile repariert und optimiert werden.
Mit der Pulverdüse von O.R. Lasertechnologie können empfindliche Bauteile repariert und optimiert werden.

Mit Hilfe eines speziellen 3D-Druck-Verfahrens kann O.R. Lasertechnologie Hartlegierungen auf empfindliche Sensoren schonend auftragen. Das verlängert die Lebensdauer von Sensoren, die in harschen Umgebungen arbeiten.

O.R. Lasertechnologie setzt auf das Direct-Metal-Deposition-Verfahren (DMD), um mit Hilfe dieser 3D-Druck-Variante die Sensoren robuster zu machen.

In Öl- und Gaspipelines beispielsweise sind Sensoren großen Belastungen, wie Druck und Korrosion, ausgesetzt. Durch eine Pipeline mit einem Meter Durchmesser strömen pro Tag etwa 1 Mio. Barrel Rohöl. Das entspricht 160.000 m³ Rohöl oder 1850 Liter pro Sekunde. Bei Erdgaspipelines beträgt der Druck 100 Bar bei Onshore Leitungen, bei Offshore Leitungen kann er bis zu 200 Bar und mehr betragen. Sensorelemente, die den Transport überwachen, sind einem hohen Verschleiß durch Korrosion und Abrieb ausgesetzt, was ihre Haltbarkeit verkürzt und zu teuren Reparaturen führt.

Anders als beim sogenannten Pulverbettverfahren, bei dem das Metallpulver auf eine Plattform aufgetragen wird, findet beim DMD-Verfahren eine Düse Verwendung, die das Pulver direkt unter den Laserstrahl schießt. O.R. Lasertechnologie hat dafür zusammen mit dem Fraunhofer Institut in Aachen eine neue Pulverdüse entwickelt. Sie ermöglicht es erstmals, Draht- und Pulverauftragsschweißen zu kombinieren. Dadurch kann der Anwender frei wählen, ob er kleinere und einfache Aufgaben noch manuell mit dem Draht durchführen möchte oder vollautomatisch. Damit wird das Verfahren auch für kleinere und mittlere Unternehmen interessant.

Die Düse ermöglicht es, Sensoren mit Hartlegierungen auf Cobalt-Chrom-Basis – sogenannte Stellite – zu beschichten und damit dauerhaft gegen Verschleiß zu schützen.

Bisher war das nicht so einfach möglich, denn Stellite sind extrem schwer zu bearbeitende, harte Legierungen. Im konventionellen Verfahren werden sie in etlichen Schweißlagen in einer dicken Schicht von mehreren Millimetern aufgetragen. Dabei wird das Material des Sensors durch die hohe Hitzeeinwirkung stark durchmischt. Der Materialverbrauch liegt deshalb unter Einsatz der konventionellen Verfahren sehr hoch.

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Pulverdüsen

Mit Hilfe eines speziellen 3D-Druck-Verfahrens kann O.R. Lasertechnologie Hartlegierungen auf empfindliche Sensoren schonend auftragen. Das verlängert die Lebensdauer von Sensoren, die in harschen Umgebungen arbeiten.

Dagegen schmilzt beim additiven Pulverauftragsschweißen der Laser die Oberfläche des Sensors nur minimal punktuell auf. Koaxial zum Laser wird das metallische Pulver, das eine Körnung von 45 bis 90 µm aufweist, aufgebracht. Ein sehr genauer Materialauftrag, geringer Wärmeeintrag in das zu bearbeitende Material und eine verzug- und rissfreie Bearbeitung sind die Vorteile. Spurbreiten von 200 µm bis 2 mm sind möglich.

Die koaxiale Anordnung erlaubt eine von der Schweißrichtung unabhängige homogene Qualität des Materialauftrags, wodurch das Werkstück in jede Richtung gedreht werden und, sofern erforderlich, auch in drei Dimensionen "wachsen" kann. Die Laserparameter können auch noch während des Prozesses an geänderte Verhältnisse angepasst werden.

Um Oxidationen und winzige Blasenbildung zu verhindern, läuft der Vorgang unter Schutzgasatmosphäre mit dem Edelgas Argon ab. Das Ergebnis ist eine neuwertige Qualität der Bauteile, eine poren- und rissfeste Veredelung, endkonturnah und sauber. Der Sensor selbst wird bei diesem "minimal-invasiven" Verfahren kaum beeinflusst, seine Verschleißbeständigkeit jedoch erheblich verbessert.

Die neue Düse lässt sich in die 3D-Drucker von O.R. Lasertechnologie einbauen. Die Maschinen eignen sich auch, um Reparaturen und Designänderungen durchzuführen. Die mit der neuen Düse ausgestatteten 3D-Drucker vom Typ EVO Mobile erreichen eine Auftragsrate von bis zu 5000 mm³/h.

Neben Laserschweißsystemen werden bei O.R. Lasertechnologie auch die passenden Steuerungskonzepte entwickelt. So kann über das CAD/CAM Softwareprogramm ORLAS SUITE die Strategie auch für komplexe Geometrien programmiert und die Ausrichtung der Laserbahnen µ-genau gesteuert werden. Als Zusatzkomponente ist eine Drehachse für das Einspannen des Werkstücks erhältlich, die eine volle 5-Achs CNC Bearbeitung ermöglicht.