Wann Laser Metal Deposition sinnvoll ist
Laser Metal Deposition, kurz LMD, trägt Metall gezielt auf ein vorhandenes Substrat oder auf bereits aufgebaute Schichten auf. Das Verfahren ist vor allem dann interessant, wenn nur lokal Material benötigt wird, ein großes Bauteil aufgebaut werden soll oder eine verschlissene Zone repariert beziehungsweise beschichtet werden muss.
Für sehr feine, kompakte Geometrien mit Innenkanälen oder pulverbettgerechten Details ist SLM/LPBF häufig geeigneter. Auch konventionelle Fertigung oder ein Ersatzteil können die bessere Lösung sein, wenn sie technisch einfacher und wirtschaftlich klarer sind.
LMD, DED-LB/M und Laser Cladding richtig einordnen
Directed Energy Deposition ist die übergeordnete Prozessfamilie. DED-LB/M bezeichnet die laserbasierte Variante mit metallischem Zusatzwerkstoff. Laser Metal Deposition ist die in der Industrie verbreitete Bezeichnung für diesen Prozess. Beim Laser Cladding steht nicht der Aufbau eines vollständigen Bauteils, sondern die lokale Oberflächenfunktion im Vordergrund, beispielsweise Verschleiß- oder Korrosionsschutz.
Der gleiche Prozessgrundsatz kann daher unterschiedliche Aufgaben erfüllen: neue Geometrie aufbauen, ein bestehendes Bauteil ergänzen, beschädigte Bereiche wiederherstellen oder eine Funktionsschicht auftragen.
So entsteht eine LMD-Spur
Ein fokussierter Laser erzeugt ein lokales Schmelzbad. Metallpulver wird in diese Zone eingebracht und mit dem Grundwerkstoff beziehungsweise der vorherigen Lage metallurgisch verbunden. Aus einzelnen Schweißraupen und Lagen entsteht die geplante Geometrie.
Raupenbreite, Lagenhöhe und Bauteilqualität werden nicht durch eine einzelne Stellgröße bestimmt. Laserleistung, Spotgröße, Vorschub, Pulvermassestrom, Bahnüberlappung, Schutzgas, Wärmeeintrag und Bauteilgeometrie wirken zusammen. Belastbare Parameter müssen deshalb für Werkstoff, Anlage und Bauteilaufgabe entwickelt und geprüft werden.
Werkstoff, Nachbearbeitung und Prüfung gemeinsam planen
Die Werkstoffauswahl beginnt beim Grundwerkstoff und der Funktion der aufgetragenen Zone. Für Reparaturen und Beschichtungen sind außerdem Aufmischung, Wärmeeinflusszone, Rissneigung und die spätere Bearbeitbarkeit relevant.
Industrielle LMD-Bauteile benötigen häufig eine Nachbearbeitung. Funktionsflächen, Passungen und definierte Oberflächen entstehen meist erst durch Fräsen, Schleifen oder andere Bearbeitungsschritte. Der Prüfplan richtet sich nach Bauteilfunktion und Risiko und kann Maßprüfung, Oberflächenprüfung, zerstörungsfreie Prüfung, Metallografie oder weitere projektspezifische Verfahren umfassen.
Grenzen des Verfahrens
LMD ist kein Ersatz für jedes Guss-, Schmiede-, Schweiß- oder Zerspanungsverfahren. Eingeschränkter Zugang, schwer beherrschbarer Wärmeeintrag, sehr dünne Vollbauteilgeometrien, hohe Detailanforderungen oder nicht prüfbare Bereiche können gegen LMD sprechen. Prozessmonitoring hilft bei der Auswertung des Fertigungsverlaufs, ersetzt aber keine physische Prüfung und keine vereinbarten Abnahmekriterien.
Angaben für eine erste Machbarkeitsprüfung
Hilfreich sind CAD-Daten oder Zeichnungen, Abmessungen, Grundwerkstoff, Zielgeometrie beziehungsweise Schadenszone, Funktionsflächen, Bearbeitungszugaben, Stückzahl, Termin und gewünschte Prüf- oder Dokumentationsanforderungen. Mit diesen Angaben lässt sich LMD belastbar mit SLM/LPBF, einer additiv-subtraktiven Prozesskette oder konventioneller Fertigung vergleichen.
