Fraunhofer-Gesellschaft
Wellen sind als Kraft- und Drehmomentüberträger unscheinbare und doch unersetzliche Bestandteile von Autos, Flugzeugen, Schiffen oder Windkraftanlagen. Weltweit werden jedes Jahr Milliarden dieser Bauteile in unterschiedlichen Größen produziert, die meisten mit Absätzen oder anderen Oberflächenmerkmalen.
Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT entwickelte das additive Verfahren »Express Wire Coil Cladding« (kurz: EW2C) zur Oberflächenbearbeitung von Wellen. Das EW2C-Verfahren bietet eine ressourcenschonende und kostengünstige Alternative zu gängigen abtragenden Verfahren der Wellenbearbeitung wie dem Drehen.
EW2C ist ein drahtbasiertes additives Fertigungsverfahren, bei dem ein Bauteil oder eine Struktur mit einem Laser durch schichtweises Verbinden metallischer Werkstoffe aufgebaut wird. Im Gegensatz zum klassischen Laserauftragschweißen wird der Werkstoff nicht kontinuierlich als Draht zugeführt. Stattdessen wird der Draht in Form von Spiralen an die gewünschten Stellen der Welle geschoben und dort mit einem Hochleistungslaser aufgeschweißt. Da die Drahtspiralen unter Spannung auf der Welle platziert sind, können sie während des Laserprozesses nicht verrutschen.
Das EW2C-Verfahren eignet sich sehr gut für den Auftrag große Schichtstärken: je nach Drahtdicke zwischen 0,5 und 2 Millimeter Material pro Schicht. Auch unterschiedliche Materialkombinationen sind möglich, sodass neben dem Aufbau von Geometrien auch eine technische Funktionalisierung der Bauteiloberfläche gelingen kann.
Um das Verfahren, das bereits zum Patent angemeldet ist, noch weiter zu verbessern, arbeitet das Team des Fraunhofer IPT an einer weiteren Optimierung der Prozessstabilität und der Automatisierung des Prozesses: Verschiedene Vorrichtungen zum automatisierten Platzieren der Drahtspiralen auf den Wellen sind bereits in der Erprobung.
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Fraunhofer IPT, Robin Day, robin.day@ipt.fraunhofer.de, +49 241 8904-161