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Umweltfreundliche Stahl-Beschichtung: Stahl-Innovationspreis für das Fraunhofer ILT

V. l. n. r.: Arndt G. Kirchhoff (Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH und Schirmherr der Veranstaltung),Gerhard Backes (Lehrstuhl Digital Additive Production DAP der RWTH Aachen University), Thomas Schopphoven (Fraunhofer ILT)

Mit dem Stahl-Innovationspreis zeichnet die deutsche Stahlindustrie alle drei Jahre Innovationen aus, dank derer dieser Werkstoff noch lange nicht zum alten Eisen zählt. Im Mittelpunkt stehen nicht nur Produkte aus Stahl, sondern auch innovative Verfahren, wie das Extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen EHLA, das bereits mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2017 ausgezeichnet wurde. Für die umweltfreundliche Laser-Alternative zur Chrom(VI)-Beschichtung erhielten die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT aus Aachen am 13. Juni 2018 nun den 2. Preis des Stahl-Innovationspreises in der Kategorie »Stahl in Forschung und Entwicklung«.

Auf ihrer Homepage beschreibt die Heidelberger Künstlerin Stefanie Welk, wie in ihren Händen aus Stahldraht »dreidimensionale luft- und lichtdurchlässige Zeichnungen voller Dynamik« entstehen. Eine dieser begehrten Trophäen, einen stählernen Läufer, nahmen am 13. Juni 2018 Thomas Schopphoven, Leiter des Teams »Produktivität und Systemtechnik« in der Gruppe Laserauftragschweißen am Fraunhofer ILT, und Gerhard Maria Backes, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für »Digital Additive Production DAP« der RWTH Aachen University, entgegen.

Schnelles Auftragen dünner Beschichtungen mittels Laserlicht
Das dynamische Kunstwerk passt zum prämierten EHLA-Verfahren: Handelt es sich doch um einen riesigen Schritt nach vorn beim Verschleiß- und Korrosionsschutz von stark beanspruchten Stahlbauteilen, die bisher vor allem durch hartverchromte Schichten geschützt wurden. Für ein Umdenken bei Beschichtungen mit umstrittenen Chrom(VI)-Verbindungen sorgt in der Oberflächentechnik seit kurzem die extrem schnelle Aachener Variante des altbekannten Laserauftragschweißens. EHLA schmilzt Metallpulverpartikel direkt im Laserstrahl und ermöglicht die Steigerung der Prozessgeschwindigkeit von bisher maximal einigen Metern pro Minute auf bis zu 500 Meter pro Minute. Für EHLA spricht nicht nur die Tempo-Steigerung, sondern auch der sehr sparsame Materialeinsatz: Das Verfahren senkt die herstellbare Schichtdicke von bisher über 500 auf 25 bis 250 Mikrometer.

Das Konzept kommt an: Seit 2015 hat die niederländische IHC Vremac Cylinders B.V. aus Apeldoorn bereits einige hundert Hydraulikzylinder für den weltweiten Offshore-Einsatz mit Längen von bis zu 10 Metern und Durchmessern von bis zu 500 Millimetern mit verschleiß- und korrosionsbeständigen Legierungen für höchste Ansprüche mit EHLA beschichtet. Die TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH aus Ditzingen bietet mittlerweile Laseranlagen der TruLaser Cell-Baureihe für das EHLA-Verfahren für unterschiedliche Bauteilgrößen an.

Erfolg in Fernost: Vier EHLA-Anlagen bereits im Einsatz
Highlights sind aber auch Aufträge aus China. Die ACunity GmbH aus Aachen, ein Spin-off des Fraunhofer ILT, lieferte 2017 unter anderem eine 5-Achs-Anlage mit angepasster EHLA-Düsentechnologie an das Advanced Manufacture Technology Center in Peking. Das staatliche Forschungsinstitut beschäftigt sich sehr intensiv mit der Erforschung neuer sowie umwelt- und ressourcenschonender Verfahren. Auf Basis erster Untersuchungen hat sich dort kürzlich eine chinesische Firma dazu entschieden, drei große EHLA-Systeme zum umweltfreundlichen Beschichten von Offshore-Hydraulikzylindern zu beschaffen. Doch das scheint erst der Anfang zu sein. Optimistische Prognose von ACunity-Geschäftsführer Chen Hong: »Der Bedarf für das EHLA-Verfahren ist enorm, denn auch in China soll binnen der nächsten zwei Jahre das Hartverchromen nach europäischem Vorbild reglementiert werden.«

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Mit über 540 Mitarbeitern und mehr als 19 500 m² Nettogrundfläche zählt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT weltweit zu den bedeutendsten Auftragsforschungs- und Entwicklungsinstituten im Bereich Laserentwicklung und Laseranwendung....more...