Ziel eines neuen Forschungsvorhabens am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist es, Verschleißschutzschichten für thermomechanisch hoch belastete Systeme wie z.B. Zylinderflächen von Motoren oder Umformwerkzeuge herzustellen. Der Ansatz basiert auf einem innovativen Pulverauftragschweißprozess in dem Mikrostrukturen gleichzeitig mit der Beschichtung produziert werden. Dadurch können gezielt für die jeweilige Anwendung geeignete Oberflächeneigenschaften eingestellt werden.
Für die angestrebten verschleißtechnisch und mechanisch optimierten Schichtsysteme werden notwendige Laserparameter und Pulverzusammensetzungen identifiziert und anschließend geeignete Prozessfenster für die ausgewählten Laser-Pulver-Kombinationen herausgearbeitet. Die lasergestützte Herstellung von Schichten mit integrierten Mikrostrukturen (von 50 µm bis 120 µm) auf zwei- und zukünftig auch dreidimensionalen Oberflächen werden dadurch ermöglicht.
Hierzu wird eine Technik entwickelt, um Teilbereiche des Pulverflachstrahls mit hoher Taktfrequenz umzulenken, so dass diese nicht mehr für den Auftragschweißprozess zur Verfügung stehen, d.h. nicht in die Prozesszone eindringen. Durch die Veränderung der Laserleistung und/oder des Pulver­stroms während des Beschichtungs­prozesses werden definierte Teilbereiche mit geringerer Schichtdicke erzeugt und Mikrostrukturen mit unterschiedlichen Geometrien und Abmessungen in die Beschichtung integriert.
Begleitend zu den Untersuchungen zum Auftragschweißen erfolgen metallographische Analysen der erzeugten Proben, um Kenntnisse über die Anbindung der Schweißbahnen und die Gefügeausbildung zu erlangen. Besonders die Bereiche Umformtechnik, Motoren- und Anlagenbau können von diesem Verfahren profitieren. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt.