Gerichtet erstarrtes Nickel-Basis-Gefüge.

Negativbild einer lasergenerierten Schaumprobe aus einem CT.

Arbeitsschwerpunkte

• Laser-Pulver-Auftragschweißen: ein- und zweistufige Verfahren, Mikrolaserauftragschweißen, Mikrolasersintern
• Laserstrahllegieren und -dispergieren
• Entwicklung von Echtzeit-Temperaturregelungssystemen für oben genannte Prozesse
• Entwicklung von Pulverfördersystemen zur Minimalmengenförderung nicht fließfähiger Pulver
• Verarbeitung von pulverförmigen Nickelbasissuperlegierungen, Titanlegierungen und Formgedächtnislegierungen
• Anwendungen der Oberflächentechnik für die Biomedizintechnik

Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte

2010 wurden in der Gruppe Oberflächentechnik fünf neue, öffentlich geförderte Projekte begonnen.

Der Sonderforschungsbereich SFB 871 untersucht die Regeneration komplexer Investitionsgüter. Am LZH wird dazu das Reparaturschweißen von Rissen in einkristallin erstarrten Turbinenschaufeln mittels Laserstrahlung analysiert. Für die genaue Prüfung der laserstrahlgeschweißten Einkristalle wurde im Rahmen des Projekts eine „Electron backscatter diffraction“-Einheit (EBSD) beschafft, mit der sowohl die Kristallstruktur als auch die Kristallorientierung untersucht werden können. Die EBSD-Einheit wurde am Rasterelektronenmikroskop des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover installiert. In Zusammenarbeit mit der Kristallographie der Universität Bremen wird seit Oktober das laserinduzierte Aufschäumen von Titanwerkstoffen untersucht. Ziel des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekts ist die grundlegende Untersuchung der Erzeugung von Titanschäumen, die z. B. in der Biomedizintechnik oder Luft- und Raumfahrttechnik Anwendung finden. Dazu wird der Titanwerkstoff mit diversen Treibmitteln versetzt, die in Wechselwirkung mit dem Laserstrahl in einer chemischen Reaktion ein Gas, z. B. CO₂, entwickeln. Das Gas wird aufgrund der für den Laserprozess charakteristischen hohen Heiz- und Kühlraten in Form von Poren in der Titanmatrix eingeschlossen.

Eine neue Variante des Laserstrahlmikroauftragschweißens wird im EU-Projekt „NanoMicro“ entwickelt. Hier wird – im Gegensatz zu den klassischen Auftragschweißverfahren – der Laserstrahl als Hohlstrahl ausgeführt und der Zusatzwerkstoff axial durch eine Kapillare in die Prozesszone eingebracht. Die Laserstrahl-Werkstoff-Wechselwirkungszone kann so auf ca. 10 μm begrenzt werden. Auf diese Weise werden minimale Bauteilabmessungen und hohe Strukturauflösungen ermöglicht.

Gemeinsam mit der Gruppe Sicherheitstechnik arbeitet die Oberflächentechnik im EU-Projekt „EDEFU“ daran, Schmelzöfen (ganzheitlich) energieeffizienter zu gestalten. Dabei hat sich das europäische Konsortium zum Ziel gesetzt, mit Hilfe neuer Technologien und verbessertem Ofendesign die Voraussetzung für Energieeinsparungen von ca. 30 % zu schaffen.