Einfluss der Benetzung auf das Inkorporationsverhalten von Pulverpartikeln beim Laserdispergieren bei hohen Prozessgeschwindigkeiten

• Antragsteller: Dr.-Ing. Thomas Seefeld
• Fachliche Zuordnung: Fügetechnik und Trenntechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495532447

Obwohl das Laserdispergieren zur Erzeugung funktionaler Bauteiloberflächen klare technologische Vorteile gegenüber anderen Verfahren bietet, konnte sich dieses Verfahren aufgrund geringer Prozessgeschwindigkeiten und einer damit verbundenen geringen Produktivität bisher nicht in der Industrie durchsetzen. Voruntersuchungen zeigen jedoch, dass eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung auch beim Laserdispergieren möglich ist. Weiterhin werden bisher fast ausschließlich gut benetzbare metallische Hartstoffe eingesetzt, während schlecht benetzbare oxidische Hartstoffe nicht verarbeitet werden können.Das übergeordnete Ziel des Projektes besteht darin, den Prozess des Laserdispergierens bei hohen Prozessgeschwindigkeiten besser zu verstehen. Durch dieses Verständnis sollen bisherigen Prozessgrenzen mit Blick auf die erreichbare Prozessgeschwindigkeit, die bei hoher Geschwindigkeit erreichbaren Hartstoffgehalte sowie auch hinsichtlich der möglichen Nutzung oxidischer Hartstoffe tatsächlich wesentlich erweitert werden.Insbesondere soll ein Verständnis des Inkorporationsverhaltens von Pulverpartikeln im Schmelzbad generiert werden. Es sollen dabei Unterschiede zwischen einer herkömmlichen Prozessführung bei niedrigen Prozessgeschwindigkeiten und einer Prozessführung bei signifikant höheren Prozessgeschwindigkeiten identifiziert werden. Das Inkorporationsverhalten von Pulverpartikeln soll in Korrelation mit den Eingangsgrößen Benetzbarkeit der Hartstoffe durch die Substratschmelze, Dichteverhältnis Partikel/Substratschmelze und kinetische Energie der Pulverpartikel gesetzt werden. Durch die Identifikation der entscheidenden Einflüsse soll ein Hochgeschwindigkeitsprozess entwickelt werden, mit dem die Einbringung eines hohen Hartstoffgehaltes möglich wird. Zur Verbesserung der Benetzbarkeit sollen erstmals Titan-beschichtete Hartstoffpulver eingesetzt werden. Durch die verbesserte Benetzbarkeit soll erstmals auch der Einsatz oxidischer Hartstoffe beim Laserdispergieren ermöglicht werden und zudem gewährleistet werden, dass auch bei sehr hohen Prozessgeschwindigkeiten ausreichend viele Partikel ins Schmelzbad gelangen, so dass ein hoher Hartpartikelanteil in den MMC-Schichten erreicht wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen