Anlagenintegriertes System mit Funktionen zur Prozesseinrichtung, Pulvergasstrahlvermessung und Prozessüberwachung für das Laserauftragschweißen

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen, stellt ein anlagenintegriertes System zur Prüfung, Qualifizierung und Justage der Kaustik von Pulvergasstrahldüsen für das Laserauftragschweißen vor. Mit diesem System können in der Anlage Pulvergasstrahldüsen zertifiziert und deren Pulvergasstrahl vollständig charakterisiert werden. Zusätzlich zur standardisierten und dokumentierten Prozesseinrichtung wird der Prozess visualisiert und überwacht.

Die Qualität additiv gefertigter Bauteile und Beschichtungen mittels Laserauftragschweißen hängt in hohem Maße von reproduzierbaren Prozessparametern ab. Die Pulverzufuhr in das Schmelzbad besitzt hierbei eine entscheidende Bedeutung. Um die Partikeldichteverteilung und Kaustik des Pulvergasstrahls messtechnisch zu erfassen, wird der Pulvergasstrahl mit einer Laserlinie senkrecht zur Pulvergasströmung beleuchtet und von einer koaxial angeordneten Kamera durch die Pulverdüse hindurch beobachtet.

Das vorgestellte Messsystem ermöglicht erstmals die standardisierte Vermessung von Pulverzufuhrdüsen, um die Zertifizierung einzelner Pulverdüsen durchzuführen und deren Pulvergasstrahl vollständig zu charakterisieren. Das Messsystem unterstützt den Bediener bei der Prozesseinrichtung durch Messen und Markieren der Positionen von Bearbeitungslaser, Düsenaustrittsöffnung, Pulverfokus und Merkmalen des Werkstücks und dokumentiert diese Arbeitsschritte. Während des Auftragschweißprozesses kann die Prozessstabilität anhand geometrischer Merkmale des Schmelzbads überwacht, visualisiert und dokumentiert werden.