Labor für Werkstoffkunde, Laser- und Fügetechnik

Das Labor für Werkstoffkunde, Laser- und Fügetechnik widmet sich den Einsatzgebieten der Industriellen Lasermaterialbearbeitung, der Werkstoffkunde und der Fügetechnik. Die Kombination der Themengebiete ermöglicht es nicht nur, die Verfahren durchzuführen, sondern sie ermöglicht auch die Qualifizierung der Ergebnisse auf kurzem Wege. "Welche Festigkeit hat die Schweißnaht?" oder "Wie ist die Aufhärtung des Werkstoffs nach der Bearbeitung?" sind nur wenige Fragen, die beantwortet werden müssen, um Produkte mit hoher Qualität zu erzeugen. Industrielle Lasermaterialbearbeitung Laserstrahlen bieten die einzigartige Kombination von hoher Intensität, gleichbleibendem Spektrum und scharfer Bündelung zu einem definierten Strahl. Dadurch ist es möglich, einen sehr genauen Energieeintrag in Werkstoffe vorzunehmen und dient als Vorbedingung zur weiteren Verarbeitung mit unterschiedlichen Anwendungsverfahren. Die Vielzahl der zur Verfügung stehenden Systeme ermöglicht dabei die Nutzung dieser spezifischen Eigenschaften in vielfältigen Anwendungsfeldern. Die vergleichsweise technologisch anspruchsvolle Aufgabe der Erzeugung von Laserstrahlen ist in den vergangenen Jahren als Anwendungshemmnis in den Hintergrund getreten. Sinkende Kosten in Anschaffung und Betrieb sind als Zeichen breiter Nutzung von Systemen in der Industrie zu sehen. Die industrielle Lasermaterialbearbeitung im Labor der Hochschule Emden/Leer gliedert sich in die Bereiche Fügen, Trennen und Oberflächenbearbeitung. Die Lasermaterialbearbeitung untersucht und entwickelt Verfahrens- und Prozessparameter im Bereich der industriellen Anwendung des Maschinenbaus und angrenzenden Branchen. Insbesondere die Entwicklung der regenerativen Herstellung und Instandsetzung von (Groß-) Bauteilen ist ein Schwerpunkt der Arbeitsbereiche. Die Qualifizierung der Arbeitsergebnisse wird durch den Laborbereich der Werkstoffkunde begleitet. Die Laserzelle ist eine wesentliche Ergänzung zur Maschinenausstattung im Bereich der Lasertechnik. Hierdurch verfügt das Labor nun über die Möglichkeit, eine dynamische dreidimensionale Bearbeitung durchzuführen - ohne Umspannen von Werkstücken. Dies wird durch einen Kuka-Roboter Modell KR 30-3 mit hoher Tragkraft sowie großer Wiederholgenauigkeit. Ergänzt wird das System durch einen Dreh- und Kipptisch, der die Bewegung um zwei weitere Achsen erlaubt. Die Offline-Programmierung sowie Simulation des Roboters erfolgt über die Software RoboDK. So können bereits vorab Bewegungen und Programmabläufe zur Fertigung von Bauteilen erprobt werden. Der Hochleistungshybridlaser kann sowohl als Diodenlaser mit 4kW oder als Faserlaser mit 2,4kW mit exzellenter Strahlqualität betrieben werden (https://www.laserline.com/de-int/ldf-serie-mit-strahlkonverter/). Das Lasersystem ist mit zwei Strahlausgängen ausgestattet, sodass die zwei Prozesseinheiten (Fügen und Trennen) durch ein Schnellwechselsystem am Roboter positioniert werden können. Unterschiedliche Schweißverfahren mit und ohne Schweißzusatz sind durchführbar und werden durch eine Temperaturüberwachung zur Prozessregelung ergänzt. Werkstoffprüfung und Schadensanalyse Im Laborbereich der Werkstoffkunde werden die Eigenschaften und Verhalten verschiedener Werkstoffe bei unterschiedlichen Beanspruchungen analysiert. Im Rahmen des Labors werden u.a. Materialproben auf die mechanischen Eigenschaften geprüft und ausgewertet. Weiterhin können auch Schadensanalysen durchgeführt werden. Das Labor für Werkstoffkunde verfügt u.a. über folgende Werkstoffprüfeinrichtungen: • Zugprüfmaschine MFL bis 100kN (mit Zwick-Steuerung modernisiert) • Zugprüfmaschine Instron bis 30kN • Kerbschlagbiegehammer 300J (MFL) mit digitaler Messwerterfassung modernisiert (Schütz und Licht) • Härteprüfungen nach: Brinell, Rockwell, Vickers (INNOVATEST Falcon 500), Shore A und D (für Kunststoffe), mobile Härteprüfung nach Leeb Zur Analyse stehen u.a. Mikroskope sowie nicht bildgebende Verfahren zur Verfügung: • Zeiss-Stereomikroskop (1000-fach) • Leica Digitalauflichtmikroskop DMS1000 (34-565fach) mit Vermessungssoftware LasX • Rauigkeitsprüfgerät Mahr MaPS10 surf • Ultraschallprüfgerät (Karl Deutsch - Echograph 1095) • Untersuchung zur chemischen Werkstoffzusammensetzung Spektrometer (Hitachi - Foundry Master Smart) Fügetechnik Die Fügetechnik beschäftigt sich mit den schmelzmetallurgischen Fügeverfahren der Industrie und ermittelt optimale Prozessparameter für robuste Schweißprozesse für unterschiedliche Fügegeometrien. Im umfangreichen Gebiet der Fügetechnik fokussieren wir uns auf den Bereich der Schweißtechnik mit Lichtbogenverfahren sowie mit Lasern. Durch entsprechende Erweiterungen an den vorhandenen Systemen, können auch hybride Schweißverfahren vom Labor durchgeführt werden. Zur Verfügung stehen eine Portalschweißanlage und ein Robotersystem, an der die Schweißverfahren MIG/MAG/WIG und Laserschweißverfahren (Wärmeleitungs-, Tiefschweißen) in ihren verschiedenen Ausprägungen erprobt werden können. Die eingestellten Fertigungsparameter werden überwacht und im Sinne Industrie 4.0 sicher erfasst. Die möglichen Eigenschaftsänderungen des Werkstoffes im Bereich der Schweißnaht können mit der Ausstattung der Werkstoffkunde untersucht werden. Neben der klassischen, werkstoffkundlichen Untersuchung bietet sich dem Labor auch die Möglichkeit zur Untersuchung des Prozessverhaltens und Schmelzbaddynamik. Hierfür steht eine Highspeed-Kamera mit bis zu 10.000 Bildern pro Sekunde zur Verfügung. Folgende Schweißgeräte stehen zur Auswahl: • MIG/MAG: Cloos - Qineo Tronic Pulse 350 (Nennstrom 40- 350 A) • WIG: Cloos, Qineo - GLW302 • Laser: Laserline – LDF-Hybrid 4kW Das Laserschweißen von Metallen und Kunststoffen wird überschneidend mit der Ausstattung der industriellen Lasermaterialbearbeitung durchgeführt. Wenn Sie unsere Ausstattung für Ihr Unternehmen nutzen möchten, nehmen Sie gern Kontakt zu uns auf - entweder per Mail (wtt@hs-emden-leer.de) oder über die Chat-Funktion auf dieser Plattform (oben rechts). Wir freuen uns auf den Austausch mit Ihnen!