Ehrung für extremes Schweißen

  • 26. July 2018

Berthold Leibinger Innovationspreis 2018 geht an Entwickler des „extremen Hoch­geschwindig­keits-Laser­auftrag­schweißens“.

Für die Entwicklung des „extremen Hoch­geschwindig­keits-Laser­auftrag­schweißens“ EHLA wird ein Forscher­team des Fraun­hofer-Instituts für Laser­technik ILT und des Lehr­stuhls für Digital Additive Production DAP der RWTH Aachen University mit dem Berthold Leibinger Innovations­preis 2018 geehrt. Mit EHLA lassen sich Bauteile besonders wirt­schaftlich und gleich­zeitig umwelt­freundlich beschichten, reparieren oder additiv fertigen. Am 21. September erhalten die Aachener Wissenschaftler dafür den ersten Preis der Berthold Leibinger Stiftung in Ditzingen, der seit 2000 alle zwei Jahre für heraus­ragende Forschungs- und Entwicklungs­arbeiten zur Anwendung oder Erzeugung von Laser­licht verliehen wird.

Abb.: Juror Wolfgang Marquardt (Vorstands­vorsitzender des FZ Jülich, links) und Preis­träger Thomas Schopphoven vom Fraunhofer-ILT bei der Bekannt­gabe der Preis­träger des Berthold Leibinger Innovations­preises 2018. (Bild: Berthold Leibinger Stiftung)

Abb.: Juror Wolfgang Marquardt (Vorstands­vorsitzender des FZ Jülich, links) und Preis­träger Thomas Schopphoven vom Fraunhofer-ILT bei der Bekannt­gabe der Preis­träger des Berthold Leibinger Innovations­preises 2018. (Bild: Berthold Leibinger Stiftung)

Das Timing passte: Das Forscher­team erfuhr am 16. Mai 2018, dem ersten inter­nationalen Tag des Lichts, dass es zur Jury­sitzung in Ditzingen als Finalist eingeladen ist. Am 13. Juli 2018 durfte Thomas Schopp­hoven vom Fraunhofer-ILT im Namen seiner Kollegen Andres Gasser (ebenfalls Fraun­hofer-ILT) und Gerhard Maria Backes (Lehr­stuhl für Digital Additive Production DAP, RWTH Aachen) neben sieben weiteren Finalisten-Teams aus der ganzen Welt ihre Innovation präsentieren und erklären.

Das EHLA-Verfahren der Aachener Forscher überzeugte die inter­nationale, prominent besetzte Jury. Am 21. September erhalten sie den mit 50.000 Euro dotierten ersten Preis im Rahmen einer festlichen Verleihung am Haupt­sitz der Trumpf-Gruppe in Ditzingen. Der zweite Preis geht in diesem Jahr an die Projekt­gruppe Delphi für die industrielle Anwendung von Verfahren der Femto­sekunden-Laser­lithographie in der integrierten Optik. Mit dem dritten Preis werden Jürgen Popp und Ute Neugebauer für die Entwicklung einer laser­basierten Methode zur schnellen Ermittlung von Anti­biotika-Resistenzen geehrt.

„In der Laserbranche zählt dieser Preis zu den welt­weit hoch­karätigsten Auszeichnungen“, freut sich Thomas Schopp­hoven, Leiter des Teams „Produktivität und System­technik“ in der Gruppe Laser­auftrag­schweißen am Fraun­hofer-ILT. „Wir freuen uns außer­ordentlich über die Anerkennung unserer Arbeit zur energie- und ressourcen­effizienten Fertigung mit Laser­licht.“ Die Aachener wurden für EHLA bereits mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2017 und dem Stahl-Innovations­preis 2018 ausgezeichnet.

Die Innovation basiert auf einem alt­bekannten Verfahren: Das Laser­auftrag­schweißen hat sich bisher etwa als Reparatur­verfahren für Turbinen­schaufeln bewährt. Die geringe Verfahrens­geschwindigkeit verhinderte allerdings bisher den serien­mäßigen Einsatz beim Beschichten großer Bauteile. Diesen prozess­bedingten Nachteil haben Schopp­hoven und sein Team beendet, indem beim EHLA-Verfahren Metall­pulver­partikel direkt im Laser­strahl geschmolzen werden. So ließ sich die Prozess­geschwindigkeit von bisher maximal einigen Metern pro Minute auf bis zu 500 Meter pro Minute steigern. Gleich­zeitig sinkt die herstell­bare Schicht­dicke von bisher über 500 auf 10 bis 250 Mikro­meter. Dank dieser beiden Eigen­schaften kommt die Aachener Erfindung vor allem als Alternative zum bisher üblichen Hart­verchromen mit umstrittenen Chrom(VI)-Verbindungen oder dem thermischen Spritzen zum Einsatz.

Das Konzept ist erfolgreich: Seit 2015 hat die nieder­ländische IHC Vremac Cylinders B.V. aus Apeldoorn bereits einige hundert Hydraulik­zylinder für den welt­weiten Offshore-Einsatz mit EHLA beschichtet. Die so mit verschleiß- und korrosions­beständigen Legierungen ausgestatteten Zylinder mit Längen von bis zu zehn Metern und Durch­messern von bis zu 500 Milli­metern genügen höchsten Ansprüchen. Den Offshore-Markt in China hat die ACunity GmbH aus Aachen, ein Spin-off des Fraunhofer-ILT, im Visier: Sie lieferte vor kurzem drei große EHLA-Systeme zum umwelt­freundlichen Beschichten von Offshore-Hydraulik-Zylindern an die chinesische Firma Hebei Jingye Additive Manufacturing Technology Co., Ltd.

Doch der Offshore-Markt ist erst der Anfang, ist sich der Team­leiter und Wissen­schaftler sicher. Schopphoven: „Das EHLA-Verfahren eignet sich besonders für die Auto­mobil­industrie – zum Beispiel für die Beschichtung von Brems­scheiben, die bisher wegen der großen Belastungen und hohen Anforderungen an Wirt­schaftlichkeit sowie Umwelt­freundlichkeit nur schwierig beschichtet werden konnten.“

Fh.-ILT / DE

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