Pulver an, Pulver aus: Schalten in Millisekunden
Metallpulver ist einer der größten Kostentreiber beim Laserauftragschweißen (LMD). Ein erheblicher Teil davon strömt bislang ungenutzt durch die Anlage, etwa wenn der Laser bei komplexer Bahnplanung kurz pausiert, das Pulver aber weiterläuft. Die Folgen: teurer Pulververlust, verschmutzte Bauteile und Handhabungssysteme sowie Risiken für Anlagenkomponenten und Arbeitssicherheit.
Bisherige Lösungen schalten das Pulver mechanisch, mit Schaltzeiten von über einer Sekunde und Verschleiß an den bewegten Teilen. Für hochdynamische LMD- und EHLA-Prozesse mit häufigem, kurzem Schalten ist das zu langsam und unwirtschaftlich.
Der am Fraunhofer ILT entwickelte Fluidic Powder Switch schaltet stattdessen direkt an der Düse, dort wo das Pulver den Prozess erreicht. Grundlage ist das Venturi-Prinzip: Ein Steuergasstrom erzeugt in einer Querschnittsverengung einen Unterdruck und saugt das Pulver in einen Auffangbehälter ab, statt es in die Prozesszone zu leiten. Da sich keine mechanisch bewegten Teile im Pulverpfad befinden, arbeitet das patentierte System nahezu verschleiß- und wartungsfrei. Neben dem reinen Ein- und Ausschalten erlaubt es auch den Wechsel zwischen mehreren Materialien sowie eine stufenweise Einstellung des Pulvermassenstroms.
Der wirtschaftliche Hebel ist beträchtlich: Die Schaltzeit sinkt gegenüber mechanischen Systemen um mehr als eine Größenordnung. Die Betriebskosten des Steuergases liegen dabei um mehr als drei Größenordnungen unter den Materialkosten des eingesparten Pulvers.
»Jedes Gramm Pulver, das nicht ungenutzt durch die Anlage strömt, spart Kosten, schützt das Bauteil und schont Ressourcen«, erklärt Viktor Glushych, Gruppenleiter Beschichtung LMD und Wärmebehandlung am Fraunhofer ILT. Glushych hat den innovativen Fluidic Powder Switch maßgeblich mitentwickelt. »Besonders freut uns, dass der Schalter nicht nur im Labor funktioniert, sondern bei ersten Kunden bereits im Serienbetrieb läuft. Genau das war unser Anspruch: eine industrietaugliche, robuste und wirtschaftliche Lösung.«
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
