Schweißköpfe von coaxworks: Ganz schön auf Draht

Die Laser-Draht-Schweißköpfe von coaxworks zeichnen sich speziell dadurch aus, dass mit diesen ein richtungsunabhängiges Auftragen möglich ist.

Das drahtbasierte Laser Metal Deposition (wire-LMD) ist eine moderne, ressourcensparende Schweißtechnologie mit nur minimaler Materialbeeinflussung am Werkstück. Dank eines präzisen Laserstrahls wird die Umgebung der Schweißnaht kaum beeinflusst. Dies gilt insbesondere für die koaxialen Laserschweißköpfe der wire-Serie von coaxworks, welche mit einem robustem 3-Strahl-Design den zentrisch zugeführten Schweißdraht mittig im Laserfokus aufschmelzen. So entstehen sehr gleichmäßige Schweißraupen mit einer besonders schmalen Wärmeeinflusszone und einer sehr flachen Aufmischung zwischen Grund- und Zusatzwerkstoff.

Mit geringem Drahtdurchmesser und angepasster Laserleistung lassen sich auch filigrane Strukturen realisieren.

Von Beschichtung bis 3D-Geometrie

Speziell bei Reparaturanwendungen an großen Werkstücken, wie das beispielsweise bei der Instandsetzung von Press- oder Gussformen vorkommt, besteht die Anforderung, das umgebende Material möglichst wenig zu beeinflussen. „Im Allgemeinen wird bei Reparaturanwendungen nur ein geringer Materialauftrag gewünscht. Wir sprechen da zumeist von einer oder bis zu drei Lagen. Sollen jedoch Anpassungen oder Veränderungen an Formen vorgenommen werden, entstehen auch schon einmal großvolumige 3D-Geometrien. In jedem Fall aber steht die Anforderung im Raum, den Grundwerkstoff möglichst wenig thermisch zu beeinflussen“, verrät Sebastian Thieme, Geschäftsführer der coaxworks GmbH, die er 2018 in Dresden gegründet hat. Als Experte für wire-LMD weiß der Schweißfachingenieur, wovon er spricht. Seit nunmehr 17 Jahren beschäftigt er sich mit dem laserbasierten Auftragsschweißen und kennt sowohl die technologischen Anforderungen als auch die Kundenwünsche genau. „Die Anforderungen aus der Industrie sind vielfältig. Das Auftragen auf ebenen Flächen oder rotationssymmetrischen Bauteilgeometrien wird bereits von vielen Anwendern genutzt. Aktuelle Herausforderungen sind hingegen die Bearbeitung von Freiformflächen oder das Auftragen in unterschiedliche Richtungen“, so Thieme weiter. Denn die Laser-Draht-Schweißköpfe von coaxworks zeichnen sich speziell dadurch aus, dass mit diesen ein richtungsunabhängiges Auftragen möglich ist.

Die Anwendungsmöglichkeiten des Auftragsschweißens sind vielfältig: von Beschichtung bis 3D-Geometrie mit unterschiedlichen Materialien.

Hochflexible Maschinenintegration

Beispielhaft findet die Technologie in einem Projekt Anwendung, das zusammen mit der Firma Maschinenfabrik Arnold GmbH aus Ravensburg (D) für einen namhaften Kunden für Additive Fertigung aus der Schweiz abgewickelt wurde. Ein 3D-Lasersystem aus der PremiumLine-Baureihe wurde dabei weiterentwickelt und auf die kundenspezifischen Anforderungen angepasst. Ergebnis ist das Modell GNT-200. Die GNT-200 ist als Gantryanlage ausgeführt und bietet bis zu sieben NC-gesteuerte Achsen (X-Y-Z-B-C1-A-C2). Dabei wird die Bearbeitungsoptik horizontal (X & Y), vertikal (Z), neigbar (B) und drehbar (C1) verstellt. Das Bauteil wird auf der Planscheibe der Dreh-Schwenkachse (A-C2) aufgespannt. Als Strahlquelle kommt ein Festkörperlaser mit einer Laserleistung von bis zu 8 kW zum Einsatz. Der präzise Energieeintrag bewirkt eine sehr gleichmäßige Schweißnaht mit geringem Wärmeeintrag in das Bauteil. Über die Wahl der Laserleistung (≤4 kW) und des Drahtdurchmessers (0,8/1,0/1,2 mm) kann die Schichtdicke variiert und somit kosteneffizient nur so viel Material wie notwendig aufgebracht werden. Eine vollständige Ausnutzung des Schweißdrahts bewirkt besonders saubere Prozessbedingungen für Mensch und Maschine. Zudem schützt die prozessnah integrierte Kollisionsschutzabschaltung als technisches Alleinstellungsmerkmal die Laseranlage für eine hohe Langlebigkeit im Praxiseinsatz.

Es geht zukünftig noch stärker

Neueste, innovative Entwicklung bei coaxworks ist der wireXL-Schweißkopf. Mit dem bisherigen Modell wireM sind produktive Prozesse bis maximal 4 kW Laserleistung und bis zu 2,5 kg/h Abschmelzleistung erreichbar. „Heutige fasergekoppelte Industrielaser gehen in ihren Leistungsklassen bereits weit höher. Um dem höheren Bedarf zu begegnen, wird das Produktportfolio um die leistungsstärkere Variante wireXL für bis zu 10 kW Laserleistung erweitert werden. Die bisher von Anwendern geschätzten, integrierten Funktionen sind beibehalten und um neue Optionen wie Monitoring und Multidraht erweitert“, verrät der Geschäftsführer. Weiter weist er darauf hin, dass neben den unterschiedlichen Varianten für die Schweißköpfe, die sich problemlos in bestehende Industrieanwendungen wie CNC-Maschinen integrieren lassen, auch Zusatzequipment für mobile Anwendungen zur Verfügung steht. Er lädt dazu ein, zusammen mit coaxworks die zukünftigen Anforderungen zu definieren und gemeinsam die passenden Lösungen zu erarbeiten.