Additive Fertigung bei. Willkommen bei NUTECH

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1 Additive Fertigung bei Willkommen bei NUTECH

2 Additive Fertigung: Die Gliederung zum Vortrag LASER OBERFLÄCHENTECHNIK Vortragsthema: Von der Entwicklung zur Kleinserie 1. Zur NUTECH 2. Überblick zum LaserAdditiveManufacturing 3. LAM mit der Pulverdüse 4. Anwendungen bei NUTECH 5. Werkstoffe und die Prüfung: WP an 3-D 6. Zusammenfassung Sprecher: Theodor Fleitmann Nutech GmbH

3 Ihr Zulieferbetrieb für die Laserlohnbearbeitung Laserschweißen Laserschneiden Laserhärten Laserauftragschweißen Willkommen bei NUTECH

4 Die NUTECH GmbH Aufbauorganisation Laserzentrum Geschäftsführung Theodor Fleitmann 82 Mitarbeiter (Juli 2016) 3 Unternehmensbereiche Lasersystemtechnik Analytik & Prüfzentrum Laserschweißen,- schneiden,-härten,- beschichten Von der Entwicklung bis zur Serie gem. ISO 9001:2008 Strahlwerkzeuge Innenschbeschichten,- härten,-schweißen Weltweiter Vertrieb Materialanalyse und Bauteilprüfungen Akkreditiert nach DIN EN ISO 17025

5 Das Laserzentrum Das ganze Spektrum Laserschweißen,-schneiden Laserhärten,-beschichten Baugruppenfertigung Auftrags,-Großserienfertigung Werkstoffprüflabor 16 Laseranlagen, 82 Mitarbeiter DIN EN ISO 9001:2008 DIN EN ISO DIN EN IS Referenzen

6 Das Laserzentrum Laseroberflächentechnik Überblick der Anwendungen Verschleiß- und Korrosionsschutz Rekonditionieren 3D Lasergenerieren Laserhärten Standzeiterhöhung und Korrosionsschutz Schichtdicken (einlagig) 0,3 2,0mm > 2,0mm mehrlagig Kosten und Materialeinsparung Geschwindigkeitsvorteil Anpassung an Einsatzzweck Aufwertung des Bauteils Kosten und Materialeinsparung 10 x schneller als Pulverbett Komplexe Geometrien möglich Lokale Härtung Verzugsarm Komplexe Geometrien möglich Kein Abschrecken

7 Additive Fertigung: Überblick Generative Fertigungsverfahren ( = AM, Additive Manufacturing ) mit dem Laser : LAM Im Pulverbett und damit der 3-D Druck ( selektives Sintern) SLM Aus der Pulverdüse ( Pulver- Auftragsschweißen) oder LMD von außen von innen

8 Additive Fertigung: mit der Pulverdüse Freiformen auf Träger Am Werkstück Neu Generieren Auftragen Mehrlagig Beschichten Mit dem Laser: Lasercladding Einlagig ( beschichten)

9 Additive Fertigung: mit der Pulverdüse, Überblick

10 Additive Fertigung: mit der Düse von außen Mehrlagig an komplizierten Geometrien von Groß-Armaturen

11 Additive Fertigung: mit der Düse von außen

12 Additive Fertigung mit der Düse von außen Schmiedesattel: Beschichtungsfläche: 400 x 400 x 12 mm 400 x 200 x 50 mm Gewicht Bauteil 1600 kg 1. Ausfräsen der Kontur eines Schmiedesattels zur Laserbearbeitung

13 Additive Fertigung mit der Düse von außen 2. Füllen der Grundfläche 3. Auftragschweißen der restlichen Kontur

14 Additive Fertigung mit der Düse von außen

15 Additive Fertigung mit der Düse von außen Grundwerkstoff: NN Pufferwerkstoff: Stellite 21 Auftragswerkstoff: Stellite 6 Pulverfluss: 50 g/min Laserfokus: 5,0 mm Leistung: 6,0 KW Verfahrgeschw.: 30 mm / sec Je Lage: 0,8 mm Anzahl Lagen: Vorwärm.Temp.: 200 C

16 Additive Fertigung mit der Düse von außen Grundwerkstoff: NN Pufferwerkstoff: 316 L Auftragswerkstoff: X-H7 Pulverfluss: 36g/min Laserfokus: 5,0 mm Leistung: 2,3 KW Verfahrgeschw.: 18 mm / sec Je Lage: 0,5 /0,1 mm Anzahl Lagen: Vorwärm.Temp.: 400 C Laserbeschichten mit Ni-Basis + WSC Länge: 2000 mm, Durchmesser: 400 mm Nachbearbeitung durch Schleifen Keine visuellen Defekte bei Rz 2.5

17 Additive Fertigung mit der Düse von innen Innenbearbeitungsoptiken (IBO) Prozesse: Laserbeschichten Innen Ø: ab 25 mm Eintauchtiefe: bis 200 mm Laserhärten Laserschweißen Laserschneiden Innen Ø: ab 30 mm Eintauchtiefe: bis 500 mm Innen Ø: ab 180 mm Eintauchtiefe: bis 450 mm NUTECH IBOs im Einsatz Innen Ø: ab 50 mm Eintauchtiefe: bis 1500 mm

18 Additive Fertigung mit der Düse von innen Innenbeschichten in 25 mm NUTECH Innenbeschichtungsoptik Eintauchtiefe: 200 mm min. Innendurchmesser: 25 mm Laserleistung: 1-2 kw Fleckgröße: 3 mm

19 Additive Fertigung mit der Düse von innen Laserinnenbeschichten mit Ni-Basis + WSC NUTECH Innenbeschichtungsoptik Eintauchtiefe: 1250 mm min. Innendurchmesser: 50 mm Laserleistung: 2-3 kw Fleckgröße: 5-6 mm

20 Additive Fertigung mit der Düse von innen

21 Additive Fertigung mit der Düse von innen

22 Additive Fertigung mit der Düse von innen Grundwerkstoff: NN Pufferwerkstoff: NN Auftragswerkstoff: WC2C Pulverfluss: 30 g/min Laserfokus: 4,0 mm Leistung: 2,3 KW Verfahrgeschw.: 12 mm / sec Je Lage: 1,0 mm Anzahl Lagen: Vorwärm.Temp.: 20 C

23 Additive Fertigung mit der Düse von innen

24 Additive Fertigung mit der Düse von innen Probekörper: Durchmesser: EintauchTiefe: 22mm 78 mm

25 Additive Fertigung: Generieren auf dem Träger mechanisch nachgearbeitet

26 Additive Fertigung: Generieren auf dem Träger Grundwerkstoff: Stahl Pufferwerkstoff: keinen Auftragswerkstoff: Inconel 625 Pulverfluss: 43 g/min Laserfokus: 5,0 mm Leistung: 3,4 KW Verfahrgeschw.: 18 mm / sec Je Lage: 0,8 mm Anzahl Lagen:?? Vorwärm.Temp.: 20 C

27 Additive Fertigung: Generieren auf dem Bauteil Wendel: 20mm hoch 13 mm, 15 Lagen 10 mm, 8 Lagen

28 Additive Fertigung: Generieren auf dem Bauteil 2 x 5 Std ; Bauteil: 55 C

29 Additive Fertigung: Generieren auf dem Bauteil Lünettensitze aufschweißen: 4mm Grundwerkstoff: S 355 Pufferwerkstoff: keine Auftragswerkstoff: Pulverfluss: 50 g/min Laserfokus: 5,0mm Leistung: 6,6 KW Verfahrgeschw.: 35 mm / sec Je Lage: 1,0 mm Höhe der Wendel: 4 mm Vorwärm.Temp.: 20 C

30 Additive Fertigung: und vieles mehr. Basis Material: ST37 Pulver: Fe-Basis Basis Material: ST37 Pulver: 316L

31 Additive Fertigung: Wärmeführung Quelle:

32 Additive Fertigung: Wärmeführung

33 Additive Fertigung: Die Werkstoffe Pulverwerkstoff Schichtdicke Härte Ni-Basis (Korrosionsbeständigkeit) Schichtdicken (einlagig) 0,3 1,0mm > 1,0mm mehrlagig HV Co-Basis (Korrosions- und Hochtemperaturbeständigkeit) Fe-Basis (Abrasiver Verschleiß) Ni-Basis +WSC (extremer Verschleißschutz) Bronze Schichtdicken (einlagig) 0,3 1,0mm > 1,0mm mehrlagig Schichtdicken (einlagig) 0,3 1,0mm > 1,0mm mehrlagig Schichtdicken (einlagig) 0,3 1,0mm > 1,0mm mehrlagig 0,3 1,0mm > 1,0mm mehrlagig bis 60 HRC bis 60 HRC Matrix ca. 50 HRC WC HV Triballoy 800 Inconel 625 FeVCrC NiBSi + WC/W2C NiBSi + WC/W2C

34 Additive Fertigung: Schichtsysteme Stellite 6 Stellite 21 Ring Ø750mm Härteverlauf

35 Additive Fertigung: Reparaturen

36 Additive Fertigung: Werkstoffprüfung WP an 3-D Teilen Analytik & Prüfzentrum Materialanalyse und Bauteilprüfungen Akkreditiert nach DIN EN ISO 17025

37 Additive Fertigung: Werkstoffprüfung WP an 3-D Teilen Zug-, Druck-, Kerbschlagprüfungen Härteprüfungen (Makro und Kleinlast) Gefügeuntersuchungen Oberflächenprüfung Schichtdickenmessung Rasterelektronenmikroskopie Röntgenfluoreszenzanalytik Chemische Analytik

38 Additive Fertigung: Werkstoffprüfung WP an 3-D Teilen Analysen im Rasterelektronenmikroskop Rückstreudetektor: Korngestalt und Größe (visuell) SE-Detektor: Korngestalt, Größe und Material (visuell)

39 Additive Fertigung: Werkstoffprüfung WP an 3-D Teilen Analysen im Rasterelektronenmikroskop SE-Detektor: Korngestalt, Größe und Material (visuell) EDX-Detektor: Chemische Zusammensetzung

40 Additive Fertigung: Werkstoffprüfung WP an 3-D Teilen Zugversuch nach DIN EN ISO :2009: Dehngrenze Zugfestigkeit Bruchdehnung E-Modul

41 Additive Fertigung: Werkstoffprüfung WP an 3-D Teilen

42 Additive Fertigung: Werkstoffprüfung WP an 3-D Teilen

43 Additive Fertigung: Werkstoffprüfung WP an 3-D Teilen Dichtbestimmung nach DIN EN ISO 3369:2010 Chemische Analyse - Funkenspektrometrisch Gew.% Probe Soll TI6Al4V C 0,01 0,08 Fe 0,18 0,25 Al 5,9 5,5-6,5 V 3,9 3,5-4,5 Ti Rest Rest Gefügeanalyse Probenbezeichnung Dichte NUTECH-Nr. ρ (g/cm 3 ) , , , , , ,41

44 Additive Fertigung: Zusammenfassung LASER OBERFLÄCHENTECHNIK LaserAdditiveManufacturing mit der Pulverdüse Laser Additive Fertigung mit der Pulverdüse hat seine Berechtigung Höhere Auftragsleistungen ( 5 kg / Std.und mehr) Aufmischungsgrad (<5 %) Metallische Bindung, geringe Porosität geringer Verzug. Weniger ist Mehr Oberflächenqualität, Raupenstruktur Hohe Pulvereffizienz (bis zu 90%) Schichtstärken > 200µm bis zu mehreren. mm Sandwichstrukturen möglich Serientauglich, Kosteneffizienz high speed LAM.. Komplexität beschränkt, größere Bauteile QS in der additiven Fertigung ( WP an 3-D ) Nutech GmbH

45 Additive Fertigung: Die Anlage Bauteilegröße Länge: 6000 mm Durchmesser: 1000 mm Gewicht: 6 t Ausstattung IPG 8kW Faserlaser GTV Pulverförderer Drehkipmodul bis 800 kg Megatherm Induktivheizung Pyrometer Nutech Innenbearbeitungsoptiken Frauenhofer Powerline Coax Düsen

46 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit NUTECH GmbH Theodor Fleitmann +49(0)