Polieren mit Lasern

Die additive Fertigung (3D-Druck), stellt für industrielle Anwen­dungen in der Luftfahrt-, Automobil- und Medizin­technikbranche eine interes­sante Fertigungs­option dar. Zur Fertigung eines dreidimen­sionalen Bauteils werden Metall­pulver­partikel schichtweise und selektiv mit einem Laser umge­schmolzen. Somit erlaubt die additive Fertigung neue Freiheits­grade in der Kon­struktion von Bauteilen, die mit kon­ventionellen Fertigungs­verfahren nicht möglich sind.

Heute besteht eine der grössten Heraus­forderungen bei der additiven Fertigung in der Verringerung der Oberflächen­rauheit, die aus der Anhaftung ange­schmolzener Metall­pulver­partikel an der Bauteil­oberfläche resultiert. Diese Oberflächen­rauheit würde zu einer frühzeitigen Ermüdung dynamisch belasteter Bauteile führen, weshalb eine Nachbearbeitung zur Oberflächen­glättung nötig ist. Diese erfolgt meist mit aufwendigen chemischen oder mechanischen Verfahren. Zukünftig könnten lasergestützte Polierprozesse zu einer effizienten Oberflächen­glättung eingesetzt werden. Jedoch ist heute noch kein umfassendes Verständnis der Wirkmechanismen an der Bauteil­oberfläche beim Laser­polieren additiv gefertigter Bauteile und deren Einfluss auf die Dauer­festigkeit vorhanden.

Im Oktober startet ein interna­tionales Kooperations­projekt zur laser­gestützten Bear­beitung additiv gefertigter Metallbauteile. Ziel des Projektes ist die Erhöhung der Ober­flächen­qualität additiv gefertigter Bauteile mit einem Laser­polier­prozess. Diese sollte die mecha­nischen Bau­teil­eigen­schaften verbessern und die Lebensdauer von Bauteilen verlängern. Das Projekt wird von der National Science Foundation (NSF) in den USA und von der Deutschen Forschungs­gemeinschaft (DFG) über drei Jahre gefördert. Gemeinsam mit der Universität Madison (Wisconsin, USA) arbeiten Wissen­schaftler des BIAS - Bremer Institut für angewandte Strahltechnik an einem tieferen Verständnis der Wirk­mecha­nismen und einem Modell der laser­gestützten Oberflächen­glättung.

11.10.2017