Willkommen bei Harald Dickler - Sonderoptiken für die Lasertechnik

Aktuelles
EHLA – Extremhochgeschwindigkeits – Laserauftragschweißen mit der HIGHNO-Pulverdüse.
© HD Sonderoptiken für die Lasertechnik

PROFIL



Ihr Partner rund um Pulverdüsen fürs EHLA und LMD

Das Unternehmen wurde im Jahr 2005 gegründet und hat seinen Sitz am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen.

Wir verfügen über langjährige Erfahrung in der Entwicklung von Sonderoptiken und Werkzeuge für die Lasertechnik. Hierbei stehen vor allem Pulverzufuhrsysteme für das LMD und EHLA im Vordergrund. Durch die enge Zusammenarbeit mit unserem Kooperationspartner Fraunhofer ILT arbeiten wir hierbei an zuverlässige, industrietaugliche Lösungen für den Serieneinsatz.

Wir bieten nicht nur kundenspezifische Lösungen für die unterschiedlichsten Aufgabenstellungen, sondern unterstützen Sie mit unserem umfangreichen Know-How auch in der Applikation und Prozessentwicklung. Zusätzlich beraten wir Sie in der Auswahl geeigneter Düsentechnologie und weiteren Beschichtungskomponenten zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit. Eine große Bandbreite an Pulverdüsen steht uns dabei zur Verfügung.

Zusammen mit unseren Partnern finden wir die optimale Lösung für Ihre Applikation im Bereich EHLA und LMD.


AKTUELLES



DISKRETE PULVERDÜSEN

HD bietet mit der diskreten Pulverdüse "HighNo - 6" eine robuste Lösung für die additive Fertigung mit hohen Auftragsraten. Hierbei erzeugen 6 koaxial zum Laserstrahl geführte Pulvergasströme einen Pulvergasstrahlfokus, die das Auftragen von 3D-Konturen auch in Zwangslagen ermöglichen. Durch die direkte Wasserkühlung und dem großen Düsenabstand (20 mm) ist ein Einsatz bei großen Laserleistungen (bis zu 20 kW) möglich. Dadurch ist sie nicht empfindlich gegenüber Rückreflektionen oder zurückfliegende Partikel. Die modulare Bauweise der Düse erlaubt den Einsatz von verschleißbeständigen Präzisionsröhrchen (Inlays) verschiedener Abmessungen für variable Pulvergasstrahlfoki. Je nach Anwendung lassen sich damit vor allem auch größere Pulvermassenströme und folglich dickere und breiter Schichten auftragen. Kundenseitiger Austausch der Verschleißteile (z. B. Inlays) und die Adaption an unterschiedliche Bearbeitungsoptiken ist jederzeit möglich.



Diskrete Pulverdüse HIGHNO 13 - 6 (Standoff: 13 mm)

Diskrete Pulverdüse HIGHNO 20 - 6 (Standoff: 20 mm)





Beschichtung einer Bremsscheibe durch EHLA mit HighNo - Pulverdüse

Das Video zeigt eine Bremsscheibe, welches mit dem "extremen Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen" beschichtet wird. Diese Beschichtungstechnologie ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung von verschleißarmen Bremsscheiben mit deutlich veringerter Feinstaubemission.



HighNo - Wechsel des Düsenspitzenmoduls

Um die Produktivität bei EHLA- und LMD-Prozessen zu steigern, ist es erforderlich, die Rüstzeiten zu verkürzen. Dazu gehört auch ein einfacher und schneller Pulverdüsenwechsel bei eventuellem Verschleiß oder Beschädigung. Der monolithische Aufbau der HighNo-Pulverdüsen ermöglicht es, die Düsenspitzen durch das Pulver-Gas-Strahl-Analysegerät (PGSA) vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT bereits vorher zu qualifizieren und anschließend diese in Produktionsstätten höchst zuverlässig ohne Qualitätsverlust auszutauschen. Durch diese neue Düsentechnik ist auch ein Serieneinsatz möglich. Das Video zeigt einen Düsenspitzenwechsel in einer EHLA-Umgebung, für eine eindeutige Darstellung wurden jeweils eine be- und unbeschichtete Düsenspitze verwendet.



Umweltbelastung durch Bremsscheiben

Laut Umweltbundesamt stammt der größte Feinstaub-Anteil im Verkehr (ca. 60 %) vom Abrieb von Bremsen, Reifen und der Straße. Technische Lösungen zur Reduzierung der Umweltbelastung befinden sich noch in der Erprobung oder sind nicht vorhanden. Zwar wird für abriebfestere Reifen und Bremsbeläge aus Mangel an günstigen Alternativen auf teure Keramiktechniken zurückgegriffen. Aber die Situation bei den Bremsscheiben sieht erheblich problematischer aus, denn ihre Herstellung ist alternativlos. Es existiert kein kostengünstiger und vor allem umweltfreundlicher Ersatz. Insbesondere durch die hohen Belastungen im Betrieb gehören sie gleichwohl zu den am stärksten beanspruchten Bauteilen am Auto. Überwiegend wird hierbei Gusseisen mit eingelagertem Graphit verwendet, das Preis-Leistungs-Verhältnis rechtfertigt allerdings den Einsatz dieses Werkstoffs bisher - trotz der unbestrittenen Nachteile.


Dieser kostengünstige Werkstoff führt aber zu hoher Feinstaubemission im Betrieb und stellt damit eine immense Umweltbelastung dar. Die weit verbreiteten Beschichtungsprozesse wie galvanotechnische Verfahren oder thermisches Sprizen haben sich als ungeeignet erwiesen, da sie die Bremsscheiben nicht effektiv schützen können.

  • Sie weisen keine metallurgische Verbindung der Schicht mit dem Gusseisen auf.
  • Sie erzeugen spröde Phasen, Poren und Risse in der Beschichtung oder Anbindungszone.
  • Es entsteht ein hoher Material- und Kostenaufwand (ca. 50 % Pulverwirkungsgrad).


EHLA als Lösung zur Reduzierung von Feinstaubemission

Die besondere Prozessführung beim EHLA-Verfahren ermöglicht die Herstellung von verschleißarmen Bremsscheiben:

  • metallurgische Verbindung auf Gusseisen
  • kein Abplatzen der Schichten wie bei herkömmlichen Verfahren
  • poren- und rissfreie Schichten
  • sehr geringe thermische Belastung und damit Verzug des Bauteils
  • effizienter und langfristiger Schutz der Bremsscheiben

Durch diese Art der Prozessführung ist erstmalig eine schnelle und wirtschaftliche Beschichtung von Verschleiß- und Korrosionsschutzschichten möglich. Dies führt zur drastischen Reduzierung der Umweltbelastung durch Feinstaub:

  • weniger Bremsstaub ⇒ bis zu 90% Reduktion der Feinstaubemission durch Feinstaub
  • seltener Scheibenwechsel durch Erhöhung der Lebensdauer ⇒ Standzeit über den gesamten Auto-Lebenszyklus möglich
  • Verwendung umweltfreundlicher Materialien
  • geringer Verbrauch von Ressourcen (ca. 90% Pulverwirkungsgrad)
  • Einsparung wertvoller Ressourcen durch dünne Schichten
  • geringe Nacharbeit
  • innovative Materialkombinationen möglich


Link: Pressemeldung "Bremsscheiben effektiv schützen durch neues Fraunhofer-Beschichtungsverfahren"



HIGHNO - HIGH QUALITY POWDER NOZZLE

HD hat in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT eine neue Pulverdüse entwickelt, die als Plug-and-Play-Lösung für die Serienfertigung eingesetzt werden kann. Das neue Prinzip sieht einen monolithischen Aufbau des Pulverspitzenmoduls, bestehend aus Innen- und Außenkonus, vor. Dieses Modul kann über entsprechende Form- und Lagetoleranzen vormontiert und ohne Notwendigkeit einer manuellen Justage ausgetauscht werden. Sowohl das Spaltmaß als auch die Verschleißbeständigkeit der Pulverdüse können je nach Kundenwunsch angepasst werden. Dabei erfolgt die Umrüstung vor Ort in sehr kurzer Zeit (1-2 Minuten) ohne Qualitätseinbußen.

HIGHNO - Pulverdüse

HIGHNO - Monolithisches Düsenspitzenmodul


TECHNOLOGIE




Extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA-Verfahren)

Das EHLA-Verfahren ist ein patentiertes und mehrfach ausgezeichnetes Verfahren des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik Aachen. Hierbei handelt es sich um einen revolutionären Ansatz zur Herstellung von Korrosions- und Verschleißschutzschichten. Dieses Verfahren ist eine Weiterentwicklung des konventionellen Laserauftragschweißens (LA), bei der die Innovation der Verfahrensmethode darin besteht, dass

  • vollständiges Aufschmelzen des Pulvers durch gezielte Wechselwirkung von Strahlung und Pulverpartikeln bereits oberhalb des Schmelzbades und
  • Auftragen in flüssiger Form auf die Bauteiloberfläche

erfolgt. Damit sind im Vergleich zum konventionellen LA höhere Prozessgeschwindigkeiten und folglich höhere Beschichtungsraten möglich. Beschichtungen können nun schneller und wirtschaftlicher hergestellt werden, unter Beibehaltung der entscheidenden Qualitätsmerkmale durch das konventionelle LA (u.a. metallurgisch verbundene Schichten ohne Poren und Risse). Die folgenden Bilder zeigen die technologischen und wirtschaftlichen Vorteile des EHLA-Verfahrens, die damit dem Verfahren endgültig einen Großserieneinsatz ermöglichen.



PDF: EHLA: Extreme High-Speed Laser Material Deposition

PDF: Beschichten von Hydraulikzylindern durch Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen © Fraunhofer ILT

PDF: Zertifizierte Beschichtungen mit dem EHLA-Verfahren © Fraunhofer ILT

PDF: Pulverdüse für das EHLA-Verfahren © Fraunhofer ILT


Auszeichnungen für das EHLA-Verfahren

Für die Leistung zur Entwicklung einer Alternativen für das Verchromen wurde das Team vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik mehrfach ausgezeichnet:

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Stahl Innovationspreis 2018

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Berthold Leibinger Innovationspreis 2018

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Joseph-von-Fraunhofer Preis 2017



Laserstrahl-Auftragschweißen

Das Laserstrahl-Auftragschweißen gehört zu den generativen Fertigungsverfahren. Hierbei wird ein pulverförmiger Zusatzwerkstoff durch eine Pulverdüse in das vom Laserstrahl erzeugte Schmelzbad auf der Bauteiloberfläche injiziert und dort geschmolzen. Durch Verfahren des Laserstrahls bzw. der Beschichtungsoptik relativ zum Bauteil und der Überlappung von Einzelspuren entsteht eine Schicht auf dem Bauteil. Die erreichten maximalen Prozessgeschwindigkeiten liegen hier bei ca. 15-20 m/min. Die wesentlichen Verfahrensmerkmale sind:

  • hochpräzises, automatisiertes Auftragen von Schichten mit Dicken von 0,1 Millimeter bis zu mehreren Zentimetern
  • metallurgische Verbindung der Schicht mit dem Grundwerkstoff (poren- und rissfrei)
  • geringe Wärmeeinbringung in das Substrat
  • Keine Einbrandkerben
  • Hohe Flexibilität durch große Auswahl an artgleichen und artfremden Zusatzwerkstoffen
  • Bearbeitung von nahezu allen metallischen Legierungen möglich
  • Hohe Reproduzierbarkeit
  • Geringe Nacharbeit aufgrund konturnahem Schichtauftrag

PDF: Lasertechnik für Instandsetzung und Funktionalisierung © Fraunhofer ILT

PRODUKTE




Pulverdüsen


Schneller Pulverwechselschalter


Pulververteiler


Verstelleinheit


Strahlformungssysteme


Kardanischer Umlenker

SERVICE



  • Machbarkeitsstudien/Prozessentwicklung
    • Laserauftragschweißen (Innen- und Außenkonturen)
    • EHLA – Extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen
    • Laserschneiden
    • Laserschweißen
    • Laserhärten
    • Laserlöten
  • Beratung und Empfehlung geeigneter Pulverdüsen für die jeweilige Applikation
  • Entwicklung/Modifikation von Pulverdüsen auf Kundenwunsch
  • Schulungen

PARTNER/KUNDEN



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