Laserwalzplattieren

Leistungsangebot

Sandwich-Metallstrukturen lassen sich besonders effizient im Rolle-zu-Rolle-Verfahren produzieren. Dadurch eröffnen sich neue Leichtbauperspektiven.
© Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS
Verfahrensprinzip: Im Winkel zueinander werden Metallbänder, Bleche bzw. Strukturelemente zwischen zwei Walzen befördert. Der Laserstrahl erhitzt die Kontaktflächen im Walzspalt auf Prozesstemperatur. Durch das Zusammenpressen der Fügepartner entstehen hochfeste Verbindungen.

Das Fraunhofer IWS ist Ihr Partner bei der Entwicklung innovativer Laserwalztechnologien für unterschiedliche Anwendungen. Wir unterstützen Sie bei der Konzeption und Entwicklung industrienaher Verfahren oder Komponenten.

Das klassische Laserwalzplattieren dient zur Herstellung von Bimetall-Bändern oder -Drähten, die als vielseitige Halbzeuge zum Einsatz kommen. Unsere Expertise liegt in Materialpaarungen, die aufgrund ihrer metallografischen Eigenschaften nur sehr schwer zu fügen sind, da sie schnell intermetallische Phasen an der Verbindungstelle bilden. Dazu gehören Verbindungen wie Al-Cu und Al-Fe. Auch Gleitlagerwerkstoffe und Kontaktwerkstoffe stehen im Fokus intensiver Untersuchungen.

Ein weiteres Entwicklungsfeld ist die Prozessentwicklung für die Herstellung von metallischen Sandwichelementen oder Profilen im Rolle zu Rolle Verfahren. Durch kontinuierliches Fügen im Walzspalt können hohe Fertigungsraten für Leichtbaupaneele und ähnliche Produkte erzielt werden. Das Laserwalzfügen kann ebenfalls auf das Verbinden von Bipolarhalbschalen übertragen werden. Dabei verschweißen mehrere Laser Anode und Kathode kontinuierlich im Walzspalt. Damit kann eine hocheffektive Fertigungsroute für Bipolarplatten mit Bandmaterial vom Coil realisiert werden.

Die neueste Laserwalztechnologie ist die Hochleistungs-Beschichtung mittels Direktplattieren. Dabei werden rotationssymmetrische Bauteile mit Bandmaterial größtenteils aus der Festphase beschichtet. Das spart erheblich Energie und ermöglicht Auftragsraten von bis zu 100 kg/h. Zu den ersten Anwendungen gehört die Aufarbeitung von Arbeitswalzen und die Beschichtung großer Hydraulikzylinder.

Anlagen zum Plattieren

Laserwalzplattieranlage

Anlage zur Herstellung für Bimetallhalbzeuge mittels induktiv unterstützen Laserwalzplattieren. Fügemechanismus ist geeignet für kritische Werkstoffkombinationen wie Alu-Kupfer oder Stahl-Kupfer. Nutzung eines linienförmigen Laserfokus zur Steigerung der Prozessgeschwindigkeit.

Laserwalzplattieranlage im Fraunhofer IWS.
© Fraunhofer IWS
Laserwalzplattieranlage im Fraunhofer IWS.
Verfahrensprinzip Laserwalzplattieren
© Fraunhofer IWS
Verfahrensprinzip Laserwalzplattieren

Hersteller

  • Karl Fuhr GmbH & Co. KG, Horn-Bad Meinberg


Technische Daten

  • Flexibles Türkenkopfwalzwerk für max. 140mm breite Walzen
  • Duowalzgerüst für 300mm breite Walzen
  • 1 x 100 kW + 1 x 50 kW HF-Generatoren für Bandvorwärmung
  • 1 x 5 kW Scheibenlaser + 1 x 8 kW Scheibenlaser
  • 3 x 1,5 kW Faserlaser
  • Prozessgeschwindigkeit bis  50 m/min
  • Breite Plattierzone bis 22 mm, je nach verwendeter Optik
  • Bänder bis 1000 kg Coilgewicht verarbeitbar


Anwendungen

Induktiv unterstütztes Laserwalzplattieren von Verbundhalbzeugen zwischen:

  • Verschiedenen Stählen
  • Stählen und Aluminium- oder Kupferlegierungen
  • Aluminium- und Kupferlegierungen
  • Sondermaterialien, Edelmetalle

Direktplattieranlage

Laserunterstützte Beschichtung für rotationssymmetrische Bauteile. Beschichtungsmaterial kommt als Band vom Coil, die Verarbeitung erfolgt größtenteils in der Festphase. Dadurch können Auftragsraten von bis zu 100kg/h erzielt werden. Die Anlage befindet sich derzeit im Aufbau.

Verfahrensprinzip Direktplattieren
© Fraunhofer IWS
Verfahrensprinzip Direktplattieren
Direktplattieranlage
© Karl H. Arnold Maschinenfabrik GmbH & Co.KG
CAD-Darstellung der Direktplattieranlage

Hersteller

  • Karl H. Arnold Maschinenfabrik GmbH & Co.KG, Ravensburg
     

Technische Daten

  • Abmaß der Rohlinge/Grundkörper: Rundmaterial von Ø 80 bis 400 mm, max. 2000 mm Länge
  • Fertigteil: max. Ø 500mm
  • Beschichtungsmaterial: 5-22mm Breite, max. 3mm dicke Bänder
  • 1 x 8 kW Scheibenlaser, 2kW Faserlaser
     

Anwendungen

  • Aufarbeitung von Arbeitswalzen
  • Beschichtung großer Hydraulikzylinder
  • Direktauftrag von Lagerwerkstoffe 

News und Medien

 

Presseinformation / 3.4.2023

Laser fügen leichte Sandwichstrukturen

Fraunhofer auf der Hannover Messe 2023

 

Produktblatt

Laserwalzplattieren

Laserbasiertes Fügen im Spalt für eine kontinuierliche Fertigung von hochfesten Metall-Mischverbindungen