Glatter und robuster durch Laserpolieren

Bauteile aus Metall müssen einiges aushalten und sollten deshalb möglichst robust, verschleißfest und widerstandsfähig gegen Rost sein. Aus diesem Grund werden sie in der Regel mit einem zusätzlichen Werkstoff beschichtet. Dafür gibt es das Verfahren der thermischen Spritzenbeschichtung: „Das Beschichtungsmaterial wird in Pulverform oder Drahtform in eine Flamme, einen Lichtbogen oder Plasmastrahl eingeblasen und in mehreren Schichten auf das Werkzeug aufgeschmolzen“, erläutert Markus Hofele aus dem LAZ-Team. Dieses Verfahren sei hinsichtlich möglicher Werkstoffkombination extrem flexibel, bringe aber auch erheblichen Nachbearbeitungsaufwand mit sich: „Am Ende ist die beschichtete Bauteiloberfläche extrem rau und porös und muss deshalb im Nachgang aufwendig glattgeschliffen und poliert werden.“

Dabei würden nicht nur Ressourcen unnötig verbraucht, sondern auch viel Zeit und Geld investiert. „Etwa 30 bis 40 Prozent der Beschichtung wird durch die Nachbearbeitung wieder abgetragen“, fasst Hofele zusammen. Ein innovatives Verfahren mit dem Laser, das im Projekt „LaVetS“ erforscht wird, könnte in Zukunft den gesamten Nachbearbeitungsprozess verkürzen und dabei Materialien und Kosten einsparen: „Durch das Laserpolieren wollen wir die Verschleiß- und Korrosionsschutzbeschichtungen deutlich verbessern“, erläutert Nathan Seiler, der gemeinsam mit Markus Hofele am LAZ forscht.

Innovatives Verfahren spart Ressourcen, Kosten und Zeit

Der Laser schmilzt dabei eine sehr dünne Schicht der Verschleiß- oder Korrosionsschutzschicht um. Dadurch wird die Oberfläche geglättet, die innere Porosität geschlossen und die hochbelastete Bauteiloberfläche insgesamt gas- und korrosionsdicht. „Unser Ziel ist es, die gesamte Prozesskette in Hinblick auf Ressourcen-, Kosten- und Zeiteinsparung zu optimieren“, erklärt Seiler. Zunächst wird der Laserpolierprozess an einfachen, flächigen Teilen entwickelt und später auf Wellen mit komplexen Geometrien übertragen. Das Forschungsvorhaben ist auf zwei Jahre angelegt und wird vom Bundeministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aus dem Programm „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ (ZIM) gefördert. Projektpartner ist das Unternehmen Rybak + Hofmann rhv-Technik GmbH + Co. KG aus Waiblingen.

Über das LaserApplikationsZentrum (LAZ)

Das LaserApplikationsZentrum (LAZ) an der Hochschule Aalen bearbeitet Forschungsthemen rund um die Laserprozesstechnik in den Bereichen des Leichtbaus, der elektrischen Energiespeicher (Batterietechnologie), Elektromobilität und der additiven Fertigung. Mehr Info gibt es unter: www.hs-aalen.de/laz.