EHLA: Extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen
EHLA-Verfahren: Schweißgeschwindigkeiten bis 500 m/min, Schichtdicken 25 bis 300 µm, Chrom-VI-Ersatz für Hydraulikzylinder und Bremsscheiben, minimale Wärmeeinflusszone.
Das Extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA, entwickelt von Fraunhofer ILT) revolutioniert das Beschichten rotationssymmetrischer und planarer Bauteile. Während klassisches Laserauftragschweißen mit Geschwindigkeiten von 0.5 bis 2.0 m/min arbeitet, erreicht EHLA Vorschubgeschwindigkeiten von 50 bis über 500 m/min. Der Schlüssel: Das Metallpulver schmilzt bereits oberhalb des Werkstücks im Laserstrahl und trifft flüssig auf das nur im Mikrometerbereich angeschmolzene Substrat. Die Wärmeeinflusszone (WEZ) schrumpft auf unter 10 µm.
- Prozessgeschwindigkeiten bis zu 500 m/min (Faktor 100 bis 250 schneller als Standard-DED).
- Dünnste porenfreie Schichten von 25 bis 250 µm mit perfekter metallurgischer Anbindung.
- Der führende industrielle Ersatz für toxisches Hartverchromen (Chrom-VI) bei Hydraulikzylindern.
- Wärmeeinflusszone von nur 5 bis 20 µm schützt wärmeempfindliche Grundwerkstoffe vor Härteverlust.
Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich
ISO/ASTM 52900| Kriterium | EHLA Hochgeschwindigkeit | Klassisches Laser-DED | Hartverchromen (Galvanik) |
|---|---|---|---|
| Geschwindigkeit | 50 - 500 m/min | 0.5 - 2.5 m/min | Langsam (Badstunden) |
| Bindung zum Substrat | Metallurgisch (diffusionsverschweißt) | Metallurgisch | Rein adhäsiv (Abplatzgefahr) |
| Schichtstärke | 25 - 300 µm | 500 - 3.000 µm | 10 - 50 µm |
| Thermische Belastung | Extrem gering (kalter Kern) | Mittel bis hoch | Keine (Raumtemperatur) |
| Umwelt & REACH | Trocken, umweltfreundlich | Trocken, umweltfreundlich | Chrom-VI hochtoxisch (REACH) |
Das physikalische Prinzip: Schmelzen im Flug
Beim konventionellen DED wird die Energie hauptsächlich zur Erzeugung eines tiefen Schmelzbads im Substrat genutzt; das Pulver kühlt die Schmelze ab. Bei EHLA fokussiert der Laser oberhalb der Oberfläche. Die feinen Partikel absorbieren die Photonenenergie im freien Flug und schmelzen vollständig auf, bevor sie die Oberfläche berühren. Das Bauteil benötigt nur noch eine ultrakurze Kontaktzeit zur metallurgischen Anbindung.
Chrom-VI Substitution im maritimen und Off-Highway-Bereich
Aufgrund strenger REACH-Vorschriften steht das galvanische Verchromen vor dem Aus. EHLA trägt korrosions- und verschleißfeste Schichten aus Inconel 625 oder Eisen-Chrom-Legierungen auf Hydraulikkolben auf. Im Salzsprühtest übertreffen EHLA-Beschichtungen galvanische Chromschichten bei Weitem (über 1.000 Stunden ohne Rotrost).
Beschichtung von PKW-Bremsscheiben gegen Feinstaub
Zur Erfüllung der Euro-7-Feinstaubnormen beschichten Automobilhersteller Grauguss-Bremsscheiben mittels EHLA mit einer zweilagigen Hartstoffschicht (Edelstahl-Pufferlage plus Wolframkarbid-Decklage). Dies reduziert den Bremsabrieb um mehr als 60 % und verhindert Korrosion bei Elektrofahrzeugen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Welche Maschinenkinematik wird für EHLA benötigt?
Kann EHLA auch für 3D-Geometrien genutzt werden?
Welche Pulverqualität verlangt EHLA?
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