Steinbeis-Team bietet maßgeschneiderte Anwendungen für mittelständische Unternehmen
Seit rund 20 Jahren werden am Steinbeis-Transferzentrum Laserbearbeitung und Innovative Fertigung Anwendungen zum Verschleißschutz durch Laserauftragschweißen und Laserhärten entwickelt. Hierbei ist der Entwicklungsmannschaft um Steinbeis-Unternehmer Professor Dr.-Ing. Roland Wahl von der Hochschule Pforzheim und Entwicklungsingenieur Tom Cruz eine gute Kommunikation wichtig, sodass stets maßgeschneiderte Lösungen für die Kunden, in der Mehrheit mittelständische Unternehmen, entstehen.
Roland Wahl, der an der Hochschule Pforzheim Maschinenbau und Produktionstechnik lehrt, umreißt den Schwerpunkt seiner Steinbeis-Projekte: „Es geht bei unseren Arbeiten zum Verschleißschutz durch Lasertechnologie um den Transfer von verfahrens- und applikationstechnischem Know-how gezielt in eine Anwendung hinein, die uns der Kunde beschreibt.“ Und Tom Cruz ergänzt: „Niemand kennt die Bauteile oder Werkzeuge besser als der Kunde selbst. Oft ist schon beim ersten gemeinsamen Treffen ersichtlich, welche tribologischen Belastungen und Verschleißarten zu Ausfällen oder verringerten Lebensdauern führen.“ Auf dieser Basis wird gemeinsam ein Verschleißschutzkonzept erarbeitet, bei dem entweder auf bereits bewährte Verfahren und Werkstoffe zurückgegriffen werden kann oder das mit neuen, innovativen Ansätzen für den anwendungsspezifischen Einsatz maßgeschneidert wird. Entscheidend ist: Es geht immer darum, zunächst die Bauteile des Kunden genauer kennenzulernen und seine Erfahrungen mit Verschleiß sowie seine Wünsche an höhere Bauteilqualität zu erfahren. Um gezielt und schnell an der richtigen Lösung arbeiten zu können, ist eine unkomplizierte und direkte Zusammenarbeit wichtig. „Mit jedem Projekt wollen wir Technologietransfer leisten“, sagen Roland Wahl und Tom Cruz – und das ist ihnen bereits in zahlreichen Projekten gelungen.
Laserauftragschweißen: Von PET-Flaschen und Schmiedewerkzeugen
Wer hätte gedacht, dass ein Zerkleinerungsmesser für so einen weichen Gegenstand wie eine PET-Flasche einem außergewöhnlichen Verschleiß unterliegen könnte? Ein Kunde kam mit genau diesem Problem auf das Steinbeis-Team aus Pforzheim zu und erklärte, dass der Fall insbesondere dann eintritt, wenn sich noch Sandreste in den Flaschen befanden. Die Lösung: Per Laserauftragschweißen wurde eine Hartmetallmischung mit großen Karbidkörnern auf das Zerkleinerungsmesser aufgetragen. Ein anderes Projekt beschäftigte sich mit landwirtschaftlichen Werkzeugen, die durch Oberflächenzerrüttung und Abrasion (Abrieb) in komplexen Kombinationen beansprucht wurden. Hier wurde die vorhandene Lösung, gesinterte Hartmetallplatten, ebenfalls mittels Laserauftragschweißen um weitere Schichten ergänzt. Besonders umfangreiche und langjährige Erfahrung hat das Steinbeis-Transferzentrum Laserbearbeitung und Innovative Fertigung mit Verschleißschutz an Schmiedewerkzeugen. Diese unterliegen bei ihrem Einsatz nicht nur hohen abrasiven und tribochemischen Belastungen, sondern haben, insbesondere durch ein wiederkehrendes Eintauchen in das glühende Material des Schmiedeguts und der anschließenden sofortigen Abschreckung durch Kühlschmiermittel, eine hohe thermische Wechselbelastung. Ein mit einem Kunden gemeinsam entwickeltes Verschleißschutzkonzept zeigte, dass eine kleinvolumige Panzerung der Werkzeugspitze mit einer laserauftraggeschweißten, zwei Millimeter dicken Funktionsschicht eine Standzeiterhöhung um das 16-fache (!) gegenüber konventionell gefertigten Werkzeugen mit sich brachte.
Laserhärten: TRANSFERPREIS 2014 mit Daimler
Gemeinsam mit der Daimler AG (heute: Mercedes-Benz AG) gewann das Team um Steinbeis-Unternehmer Roland Wahl 2014 den Transferpreis der Steinbeis-Stiftung – Löhn-Preis für das Entwicklungs- und Transferprojekt „Laserhärten von Camtronic-Nockenwellen“. Technologisch bestand die Herausforderung darin, die komplexen und filigranen Nockenstücke, aus denen die Nockenwelle besteht, an dreizehn verschiedenen Bereichen mit extrem unterschiedlichen Anforderungen mittels Laser zu härten, ohne Anschmelzungen oder Verzüge zuzulassen, wie sie beim konventionellen Induktivhärten vorkommen. Während der Entwicklung waren Einhärtetiefen von 0,1 bis einem Millimeter gefordert, was durch ein eigens entwickeltes dynamisches Temperaturregelkonzept möglich gemacht wurde, das Einhärtetiefen von 0,1 Millimeter auch bei sehr dünnen Wandstärken von 0,2 Millimeter ohne eine unerwünschte vollständige Durchhärtung der Bauteile erlaubte. Die Steinbeis-Experten begleiteten das Projekt von den Grundlagenversuchen bis hin zur Serieneinführung und entwickelten einen Laserhärteprozess, der seit mehreren Jahren in der Großserie eingesetzt wird.
Eingesetzte Gerätetechnik für das Laserauftragschweißen und Laserhärten:
- Laseranlagen mit bis zu 6.000 Watt Laserleistung
- Unterschiedliche Bearbeitungswerkzeuge
- Prüfstände in großer Zahl und Art, auch für auf Normen basierende Prüfungen, unter anderem zum Abrasionsverschleiß oder zur Druck- und Biegefestigkeit
Mehr Informationen und ein Video zum Projekt „Laserhärten von Camtronic-Nockenwellen“, das 2014 mit dem Transferpreis der Steinbeis-Stiftung – Löhn-Preis ausgezeichnet wurde, finden Sie auf https://bit.ly/3L3Ajg7
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Roland Wahl (Autor)
Steinbeis-Unternehmer
Steinbeis-Transferzentrum Laserbearbeitung und Innovative Fertigung (Pforzheim)
Tom Cruz (Autor)
Entwicklungsingenieur
Labor für Lasermaterialbearbeitung an der Hochschule Pforzheim (Pforzheim)