Fraunhofer prijs voor ultrasnel lasercladden

Onderzoeksteams van Fraunhofer ILT en RWTH Aachen University hebben de belangrijke Joseph von Fraunhofer prijs in Duitsland gewonnen. Ze bedachten een technologie om ultra high speed te kunnen lasercladden.

Compenten beschermen tegen corrosie en slijtage is niet makkelijk. De bestaande processen zoals hardverchromen, thermisch spuiten en oplassen hebben allemaal bepaalde nadelen. Met ultra-high-speed lasercladden, oftewel EHLA (Extreme Hochgeschwindigkeits Laserauftragschweißen), hebben onderzoekers van Fraunhofer ILT en RWTH een alternatief proces ontwikkeld dat de tekortkomingen van conventionele processen rondom coating en herstel aanpakt. “We kunnen EHLA gebruiken om dunne laagjes in een range van 0,1 milimeter snel over grote oppervlakten aan te brengen en tegelijk zorgen dat het milieuvriendelijk en betaalbaar is.”

Chroom VI alleen nog met autorisatie

Een van de meest gebruikte processen voor het aanbrengen van slijtvaste en anti-corrosie deklagen is hardverchromen. Echter kost dit veel energie. Daarnaast is chroom VI schadelijk voor het milieu. Dat is ook de reden dat het vanaf september alleen nog maar gebruikt kan worden met autorisatie (REACH-wetgeving). EHLA biedt bedrijven een economisch haalbaal alternatief. De applicatie is vrij van chemicaliën en daardoor zeer milieuvriendelijk.  De deklaag is gebonden aan het basismateriaal en delamineert, in tegenstelling tot hardverchroomde lagen, niet. Daarnaast zorgt EHLA voor luchtdichte lagen waardoor het basismateriaal efficiënter en langer beschermd wordt.

Thermisch spuiten heeft ook zo z’n nadelige kanten. Dit proces gebruikt heel veel materiaal en gas en slechts de helft van het materiaal komt daadwerkelijk op het oppervlak. Daardoor hechten de deklagen minder goed aan het substraat. Vanwege hun poreusheid moet je hierbij bovendien meerdere lagen op elkaar aanbrengen.

Sneller coaten

Lasercladden maakte het al mogelijk om veel dunnere deklagen aan te kunnen brengen, maar is te langzaam voor grote componenten. Daarom is het tot nu toe alleen voor specifieke applicaties gebruikt. Een ander nadeel is dat het een bepaalde grootte smeltbad nodig is om defectvrije lagen te creëren; het component wordt plaatselijk gesmolten, terwijl een poedernozzle een poederig additief in het smeltbad aanbrengt. Met EHLA smelt de laser de poederstukjes terwijl ze zich boven het smeltbad bevinden. Dit betekent dat druppeltjes vloeibaar materiaal in het smeltbad vallen, in plaats van vaste poederdeeltjes. Daardoor wordt de laag meer gelijkmatig. Bovendien hoeft er minder basismateriaal gesmolten te worden (slechts een paar micrometer).
Door dit hele process kan de component 100 tot 250 keer zo snel gecoat worden dan met het traditionele lasercladden, met een minimale verwarming van het substraat. Op deze manier kan EHLA gebruikt worden voor de coating van hitte-gevoelige componenten en voor complete nieuwe materiaalcombinaties, zoals aluminium op staal of gietijzer.

De prijs heeft ook een Nederlands tintje. Hornet Laser Cladding B.V. was als machinebouwer betrokken en zal het eerste EHLA-systeem in de toekomst aan China gaan leveren. Het wordt daar gebruikt voor researchdoeleinden en industriële applicaties. IHC Vremac Cylinders fungeerde als pilotklant. Zij waren beiden aanwezig bij de prijsuitreiking eind vorige maand in Dresden.

Experts van Fraunhofer ILT presenteren de EHLA technologie binnenkort op Laser World of Photonics in München, ’s werelds grootste vakbeurs voor lasertechnologie. Deze vindt plaats van 26 t/m 29 juni.

Door: Kelly Bakker

Bron: Fraunhofer ILT