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Bericht
Maschinenbau

Hochschule Pforzheim

WS 08/09

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ID# 7087







Entwicklung einer Lateraldüse zum Laserauftragschweißen


Projektbericht


Erstellt von: M. Müller,

T. Ehlers,

V. Kärcher


Betreuer: Prof. Dr. Ing. R. Wahl

Dipl. Ing.(FH) A. Baum


Beginn: 08.10.2008

Abgabe: 12.01.2009


Inhalt


1 Einleitung3


2 Recherche zum Stand der Technik. 4

2.1 Firmenüberblick. 4

2.2 Düseneinteilung. 5


3 Lateraldüse. 8

3.1 Einsatzmöglichkeiten. 8

3.2 Vor- / Nachteile. 9


4 Anforderungen an die Lateraldüse. 10

4.1 Anforderungsliste. 10

4.2 Funktionenbaum10


5 Entwicklung eines Düsenkonzepts. 11

5.1 Morphologischer Kasten. 11

5.2 Konzepte. 12

5.2.1 Konzept 1 (rot)12

5.2.2 Konzept 2 (grün)13

5.2.3 Konzept 3 (blau)14

5.3 Konzeptbewertung. 15

5.4 Verbesserungen. 15


6 Konstruktion und Fertigung der Lateraldüse. 16

6.1 Konstruktion der Lateraldüse. 16

6.2 Interne Fertigung. 21

6.3 Externe Fertigung. 22


7 Resümee. 23


8 Bild- /Quellenverzeichnis. 24

8.1 Bildverzeichnis. 24

8.2 Quellenverzeichnis. 24


9 Anlagen25


1 Einleitung


Beim Laserauftragschweißen wird ein pulverförmiger Zusatzwerkstoff mit dem Laser aufgeschmolzen und mit dem Grundwerkstoff stoffschlüssig verbunden. Dabei lassen sich automatisiert präzise Schichten mit unterschiedlichen Dicken realisieren.


Abbildung 1 : Prinzipskizze Laserauftragschweißen (laterale Pulverdüse)


Weitere Vorteile des Laserauftragschweißens sind eine Verschmelzung des Zusatzwerkstoffs mit dem Grundteil auf atomarer Ebene sowie keine Brandkerben, wie bei vielen anderen Schweißverfahren. Weiterhin lassen sich mit diesem Verfahren nahezu alle metallischen Legierungen bearbeiten und es gibt eine große Auswahl an Zusatzwerkstoffen, die auf den Grundstoff aufgebracht werden können, egal ob artfremde oder artgleiche Stoffe.


Die wichtigsten Anwendungsgebiete dieser Schweißmethode sind der Werkzeug-, Motoren-, Triebwerks- und Maschinenbau. Dabei lassen sich mit dieser Methode verschiedenste Aufgabenstellungen realisieren. Es lassen sich Aufträge für Verschleiß- und Korrosionsschutz bearbeiten, sowie die Instandsetzung von fehlerbehafteten Werkstücken. Das formgebende Auftragschweißen wird beim Herstellen von 3D – Bauteilen angewandt.


Je nach Komplexität der Bearbeitungsaufgabe und Zugänglichkeit zum Bauteil werden verschiedene Pulverzufuhrsysteme eingesetzt.

Es kommen hauptsächlich zwei Düsentypen zur Pulverzuführung zum Einsatz, die beide ihre Vor- und Nachteile haben.


Die Entwicklung einer Lateraldüse ist die Aufgabe im Rahmen unseres Projektes im dritten Semester. Wir müssen eine Lateraldüse für das Laserlabor entwickeln und herstellen. Ein Problem ist, dass die Vorlesung Strömungstechnik erst im vierten Semester gehalten wird und wir daher in diesem Bereich keine Kenntnisse haben. Wir mussten uns daher auf die Recherche, das Nachahmen und das Ausprobieren beschränken.


2 Recherche zum Stand der Technik


Unsere Recherche zum Thema Lateraldüsen führte uns erst weg vom Laserauftragschweißen, da wir keine Firmen auf dem Markt ausfindig machen konnten, die speziell Lateraldüsen herstellen. Es gibt einige auf Lasertechnik spezialisierte Firmen, wie die Firma Trumpf, jedoch gab diese Firma trotz Telefonaten und E-Mail keine Informationen weiter, die nicht auch über die Homepage verfügbar sind. Dasselbe gilt auch für alle anderen Firmen.


Aufgrund des Mangels an spezifischen Informationen zur Lateraldüse recherchierten wir themenübergreifend auch nach anderen Düsentypen, wie beispielsweise Wasserstrahldüsen.

2.1 Firmenüberblick


Auf den Internetseiten der relevanten Düsenhersteller haben wir recherchiert und uns auch mit diesen Firmen in Verbindung gesetzt. Leider war auch bei genauer Internetrecherche keine Firma zu finden, die Lateraldüsen für den Bereich Laserauftragschweißen herstellt. Es gab nur Düsen für andere Fördermedien oder Düsenkonzepte, die wir uns dann als Vorbild genommen haben, um daraus ein eigenes Konzept zu entwickeln.


Ein Überblick über alle Firmen, die wir in der Düsenentwicklung oder Lasertechnik für wichtig erachtet haben:


  • Lechler GmbH


  • Pro-Tool Produktionswerkzeuge GmbH


  • Düsen-Schlick GmbH


  • BEX GmbH


  • TRUMPF Laser GmbH + Co. KG


  • Fraunhoferinstitut


  • acp – advanced clean production GmbH


2.2 Düseneinteilung



Diese Düseneinteilung orientiert sich teilweise an der gebräuchlichen Herstellereinteilung, auf die wir bei unseren Recherchearbeiten gestoßen sind. Weitestgehend teilten wir die Düsenprinzipien nach den für uns relevanten Gesichtspunkten ein.


Es gibt zwei große Gruppen von Düsen: fokussierende Düsen und zerstäubende Düsen.


In unserer Einteilung konnten wir die zerstäubenden Düsen von vornherein ausschließen, da unsere Aufgabe darin bestand den Strahl des Pulvers zu fokussieren. Anschließend haben wir die Einteilung nach Fördermedien gemacht.


Hier haben wir die Düsen in drei Kategorien eingeteilt: Düsen für Gase, für Fluide und für Pulver-Gas beziehungsweise Pulver-Fluid.


Düsen für den Einsatz mit Fluiden fanden wir bei unseren Recherchen am Häufigsten. Jedoch konnten wir daraus keinen Nutzen ziehen, da Flüssigkeiten eine relativ hohe Oberflächenspannung besitzen und sich beim Fokussieren grundlegend anders Verhalten als Gase oder Gemische von verschiedenen Medien. Trotzdem wurde eine Glattstrahldüse von der Firma Lechler beschafft.


Diese Düse wurde versuchsweise an den Pulverförderer angeschlossen, um ihr Strahlbild im Betrieb mit Pulver ermitteln zu können. Mit Hilfe eines Taschenlasers wurde die Austrittsgeometrie des Pulverstrahls sichtbar gemacht. Allerdings entsprach das Strahlbild der Glattstrahldüse mit einem Pulver- Gas Gemisch in keinster Weise dem vom Hersteller für Fluide angegebenen Strahlbild.

Das im Versuch von uns ermittelte Sprühbild glich eher einer zerstäubenden Düse.

Laut Hersteller sollte die Düse einen dünnen Glattstrahl erzeugen. Offensichtlich lässt sich nicht jede Düse mit Pulver-Gas Gemischen betreiben. Es muss im Einzellfall geprüft werden, ob ein anderes Medium eingesetzt werden kann.


Abbildung 2 : Glattstrahldüse


Fokussierende Düsen, bei denen nur Gase als Medium eingesetzt werden, sind zum Beispiel Düsen für Lötbrenner. Von ihrem Aufbau sind sie aber einer Zweistoffdüse äußerst ähnlich und arbeiten fast nach demselben Prinzip.


Düsen mit einem Pulver-Fluid Gemisch werden zum Beispiel beim Wasserstrahlschneiden eingesetzt. Sie konnten uns aber nicht als Vorbild dienen, weil sich ihr Funktionsprinzip nicht auf ein Pulver-Gas Gemisch übertragen lässt.


Fluid-Gas Düsen finden zum Beispiel bei Lackierpistolen Einsatz. Jedoch ist ihre Fokussierung nicht so fein, dass es unseren Anforderungen genügt.


Darüber hinaus gibt es noch die Pulver-Gas Düsen. Sie sind für unsere Anforderungen die Interessantesten. Sandstrahldüsen lassen sich in diese Kategorie einordnen. Aber ihre Fokussierung ist nicht präzise genug. Unsere selbst entwickelte Zweistoff-Pulver-Gas Düse lässt sich auch in diese Kategorie einordnen.


Zurzeit werden im Labor Schweißerdüsen als Lateraldüsen verwendet. Ihre ursprüngliche Aufgabe ist nicht das Fokussieren eines Pulver-Gas Stroms, sondern meist die Durchführung eines Drahtes. Sie können nur als Übergangslösung dienen.


Abbildung 3 : Schweißerdüse



3 Lateraldüse

3.1 Einsatzmöglichkeiten


Das Laserauftragschweißen eröffnet besonders im Bereich der Werkzeugherstellung und der Instandsetzung von beispielsweise Flugzeugtriebwerken und Stanzwerkzeugen neue Wege. Mit Hilfe dieses Verfahrens können kleine Schichten eines gewählten, hochwertigen Materials aufgebracht werden. So können bei Werkzeugen zur Blechumformung gezielt hochbeanspruchte Stellen des Werkzeugs mit einer Schicht des Werkstoffes mit den gewünschten Eigenschaften beschichtet werden.


Außerdem führen Abtragungen im Bereich von Zehntel-Millimetern bei Stanzwerkzeugen dazu, dass sie nicht mehr verwendet werden können. Hier kann nun das Werkzeug mit Hilfe einer aufgetragenen Schicht wieder instand gesetzt werden. Insbesondere die Möglichkeit zur konturnahen Bearbeitung prädestiniert das Laserauftragschweißen für die Reparatur von Werkzeugen.

Derzeit wird es zur Werkzeugreparatur nur im Bereich von Spritzgießwerkzeugen industriell eingesetzt, da im Bereich von Großwerkzeugen (Schmiede- und Blechumformung) die hohen Investitionskosten meist abschreckend sind.


Vorteile bietet das Laserauftragschweißen also besonders bei der Instandsetzung von großen Bauteilen, wo ein Ersetzen des gesamten Bauteils enorme Kosten hervorrufen würde.


So ist es beispielsweise in der Flugzeugindustrie der Fall. Die Verwendung von sogenannten „Blisks“ (Blade Integrated Disks) führt zwar zu niedrigeren Montagekosten und weniger Gewicht, allerdings kann im Schadensfall nur das komplette Bauteil ausgetauscht werden, da die Schaufeln des Triebwerks nicht einzeln montiert, sondern in die Disk integriert sind.

Die durch einen Austausch entstehenden Kosten belaufen sich auf fünf- bis sechsstellige Eurobeträge, während eine Instandsetzung durch Laserauftragschweißen erheblich kostengünstiger zu realisieren ist.


Ebenso kann das Verfahren nicht nur bei der Reparatur von Bauteilen, sondern auch bei der Modifikation von Gussformen oder ähnlichen Werkzeugen eingesetzt werden, wenn sich Vorgaben durch den Auftraggeber verändern. Das Laserauftragschweißen ermöglicht hier eine Änderung der Form und erspart eine kostenintensive Neuanfertigung.


Die Verwendung eines Laserstrahls ermöglicht zudem eine sehr präzise Energieeinbringung, sodass aufgrund der geringen Wärmeeinbringung nahezu kein Bauteilverzug vorliegt und die Wärmeeinflusszonen minimiert werden.



3.2 Vor- / Nachteile


Die Verwendung von lateralen, also außeraxialen Düsen zur Aufbringung des Pulvers bringt Vorteile mit sich, welche bei der Verwendung von koaxialen Pulverdüsen nicht umsetzbar sind. So kann im Vergleich zur Koaxialdüse der Anstellwinkel der Düse variiert werden, was Auswirkungen auf das Schweißverhalten haben kann.


Zudem kann die Entfernung der lateralen Pulverdüse zum Laserstrahl eingestellt werden, wodurch die Wechselwirkungszeit zwischen dem Pulver und dem Laserstrahl beeinflusst werden kann.


Des Weiteren kann bei Verwendung einer kleinen Lateraldüse die Größe des gesamten Schweißaufbaus verringert werden, da Laser- und Pulverdüse nicht als große Einheit auftreten, sondern getrennt als einzelne, kleinere Bauteile verwendet werden können. Daraus resultiert besonders eine bessere Bauteilzugänglichkeit.


Als nachteilig erweist sich die Richtungsgebundenheit des Schweißaufbaus. Da das Pulver bei der Benutzung einer Lateraldüse nur von einer Seite in den Laserstrahl eingebracht wird, muss diese Richtung in Relation zur Schweißrichtung des Lasers immer gleich sein, um ein optimales und gleichmäßiges Ergebnis zu erzielen.

als funktionell erweisen, so würde sich das Problem der Richtungsgebundenheit eventuell dadurch lösen lassen. Kommt das Pulver von der Seite, so lässt es sich beim Verfahren einer Zick-Zack-Linie beispielsweise immer in Verfahrrichtung auftragen, was bei einer Änderung der Schweißrichtung lediglich zu einem Wechsel von links- oder rechtsseitiger Pulverzuführung führt.


Abbildung 4 : Verfahrweg

Im weiteren Verlauf der Forschungen auf dem Gebiet des Laserauftragschweißens bietet die Lateraldüse eventuell die Möglichkeit die Austrittsgeometrie des Pulvers zu verändern, wodurch sich untersuchen lassen würde, wie sich beispielsweise eine rechteckige Austrittsgeometrie des Pulvers auf das Schweißverhalten auswirken könnte. Ein solcher Versuch wäre mit einer Koaxialdüse nicht möglich.


4 Anforderungen an die Lateraldüse

4.1 Anforderungsliste



Projekt:

Lateraldüse Laserauftragschweißen






Anforderung

Quantifizierung

Punkte

1

laminare Strömung


5

2

geringe Baugröße


2

3

Anbindung Pulverschlauch


3

4

Anbindung an Anlage


1

5

Arbeitsabstand

min. 10mm

4

6

Def. Pulvergeschwindigkeit

> 300m/s

2

7

Pulverstrahldurchmesser

< 3mm bei 10mm Abstand

3

8

Korngrößenbereich

1-120 µm

3

9

Geometrisch def. Strahl

Rund

4

10

wenig Abrasion durch Pulver


2

11

glatte Bohrungsfläche

Rz=10 (Läppen)

4

12

veränderbare Austrittsgeometrie


2

Die Anforderungen ergaben sich aus der Aufgabenstellung. Sie waren zum Teil schon sehr genau definiert. Weitere Anforderungen wurden von uns ermittelt und in die Anforderungsliste mit aufgenommen, um ein bestmögliches Ergebnis zu erzielen.

4.2 Funktionenbaum



5 Entwicklung eines Düsenkonzepts


5.1 Morphologischer Kasten


Abbildung 5 : Morphologischer Kasten mit drei Konzeptvarianten



5.2 Konzepte

5.2.1 Konzept 1 (rot)


Abbildung 6 : Konzept 1


Das erste Konzept unserer Lateraldüse arbeitet nach einem einfachen Prinzip der Pulverfokussierung. Das Pulver wird über einen Schlauch, welcher durch eine Passung fest eingepresst ist, in die Düse geleitet. Hier wird der Strahl zunächst über eine kurze Distanz etwas beruhigt und anschließend durch eine konvergente Spitze fokussiert.


Die Spitze kann mittels Gewinde ausgetauscht werden. Dabei ist zu beachten, dass dabei die Düsenspitze exakt am Düsenkörper anliegen muss, um im Innern des Kanals keinen Absatz zu verursachen. Denkbar wäre es, verschiedene Winkel und Austrittsöffnungen mit Hilfe von eigens angefertigten Düsenspitzen versuchsweise zu realisieren.




5.2.2 Konzept 2 (grün)


Abbildung 7 : Konzept 2


Der Druckschlauch wird über einen selbstentworfenen “Nippel“ mit der Düse verbunden. Die Strömung wird über eingelegte Röhrchen, in der Mitte der Düse, beruhigt. Die Fokussierung erfolgt in zwei Stufen. Die von uns beschaffte Glattstrahldüse funktionierte nach diesem Prinzip.


Die Austrittsgeometrie des Strahls wird durch eine quadratische Mündungsöffnung bestimmt. Hierzu gibt es allerdings noch keine Referenzwerte.













5.2.3 Konzept 3 (blau)


Abbildung 8 : Konzept 3


Das dritte Konzept orientiert sich am Prinzip der Zweistoffdüse. Dabei wird der innere Pulverstrom durch einen zweiten Gasstrom fokussiert. Diese Methode bietet die Möglichkeit, durch Variation des zusätzlichen Gases in Form von Druck- und Durchfluss, die Fokussierung zu beeinflussen.


Die Beruhigung des Pulverstroms wird über eine lange Beruhigungszone erreicht, in der sich keine Unebenheiten oder Absätze befinden dürfen.


Weiterhin kann der innere Teil, welcher das Pulver befördert, durch ein Gewinde verschiebbar angebracht werden, was wiederum eine Beeinflussung der Fokussierung zulässt.





5.3 Konzeptbewertung


Anforderung

Faktor



Konzeptvariante


Ideallösung



rot


grün


blau






1

1*

2

2*

3

3*



laminare


2


4


4


4


Strömung

5


10


20


20


20

kleine


3


3


3


4


Baugröße

2


6


6


6


8

Anbindung


1


1


4


4


Pulverschlauch

3


3


3


12


12

veränderbare


3


2


3


4


Austrittsgeometrie

2


6


4


6


8

Pulverstrahl-


2


2


3


4


durchmesser

3


6


6


9


12

Geometrisch


2


1


3


4


def. Strahl

4


8


4


12


16

Summe



39


43


65


76

technischer Wert



0,51


0,57


0,86


1

5.4 Verbesserungen



Durch die Bewertung der unterschiedlichen Konzepte erwies sich das dritte Konzept (blauer Weg), unter Verwendung eines Zweistoffdüsensystems, als der erfolgversprechendste.

Dennoch lässt sich das Konzept noch weiter verbessern, indem andere Teillösungen integriert werden.

Daher soll unsere Düse ebenfalls austauschbare Düsenspitzen erhalten, so wie es beim ersten Konzept (rot) angedacht war. Daraus folgt, dass auch die Austrittsöffnung des umliegenden Schutzgases angepasst werden muss, was weitere Versuchsmöglichkeiten bietet. Dadurch lassen sich auch Versuche mit konvergenten oder dünnen linearen Düsen durchführen.



6 Konstruktion und Fertigung der Lateraldüse

6.1 Konstruktion der Lateraldüse


Nach Recherche, unserer Konzeptbewertung und Versuchen mit beschafften Einstoffdüsen haben wir uns für das Prinzip einer Zweistoffdüse entschieden. Im Folgenden sollen nun einige Konstruktions- und Funktionsmerkmale aufgezeigt und erklärt werden.


Eine Zweistoffdüse muss im Gegensatz zu den standardmäßigen Einstoffdüsen mit zwei unterschiedlichen “Stoffkreisläufen“ betrieben werden. In unserem speziellen Fall soll dies ein Pulver-Gas Gemisch und ein zusätzliches Schutzgas sein. Als zusätzliches Schutzgas bietet es sich an, dasselbe Gas zu benutzen, welches auch für die Pulverbeförderung benutzt wird.




Die Firma acp stellt CO2-Reinigungsdüsen her und verwendet das Prinzip der Zweistoffdüse. Leider konnte uns von deren Seite keine Hilfe geboten werden. Auch das Fraunhofer-Institut, das auf diesem Gebiet forscht, war nicht hilfsbereit. Aufgrund dieser Tatsachen, dass keine detaillierten Informationen zu Zweistoffdüsen recherchiert werden konnten, ist unsere Düse eine Eigenentwicklung und daher so aufgebaut, dass jederzeit einzelne Bauteile ausgetauscht werden können, um Verbesserungen vorzunehmen, ohne dabei eine komplett neue Düse anfertigen zu müssen.


Abbildung 10 : Prinzip CO2 Reinigungsdüse


Wir entschieden uns dafür unsere Düse in Pro Engineer zu konstruieren. Zum Einen um Ideen schneller umzusetzen und zum Anderen um Änderungen schneller vorzunehmen.


Abbildung 11 : CAD Model


Das äußere Schutzgas fokussiert den Pulver-Gas-Strom, der im Zentrum austritt.

Neben Schutz vor Korrosion hat das zusätzliche Schutzgas auf den Prozess keinen weiteren Einfluss mehr.


Das Schutzgas wird über drei am Außenteil angebrachte Druckanschlüsse zugeführt. Es sammelt sich in einer Art “Druckkammer“ und wird so, durch eine Passung nach hinten abgedichtet, nach vorn und nach außen geleitet. Als Vorbild diente dabei die sich im Labor befindliche Koaxialdüse.




Durch das Verschieben des Pulver-Gas-Stroms im Schutzgas-Strom kann eine veränderte Austrittsgeometrie erreicht werden. Dies haben wir über ein Gewinde in der Aufnahme realisiert. Durch drehen ebendiesem lässt sich das komplette Innenteil axial vor und zurück bewegen.


Abbildung 13 : Lateraldüse mit verschiebbarem Innenteil


Eine andere Möglichkeit die Austrittsgeometrie zu verändern ist das Tauschen der Pulver- und Gasdüsen. Wir haben drei Varianten ausgearbeitet und auf einfaches Wechseln der Düsen geachtet. Zu jeder Pulverdüse gehört eine passende Gasdüse.


Abbildung 14 : verschiedene Austrittsgeometrien (gefertigt)


Abbildung 15 : verschiedene Austrittsgeometrien (CAD Modell)


Die Pulverdüsen und das Anschlussstück könnten aus einem Stück gefertigt werden, aber aus wirtschaftlichen und fertigungstechnischen Gründen wurde die Variante mit zwei Bauteilen gewählt. So können einfach und schnell verschiedene Pulverdüsen gefertigt werden und mit dem Anschlussstück verschraubt werden, ohne aufwendig Teile fertigen zu müssen. Sollte jedoch eine ideale Pulverdüsengeometrie gefunden werden empfiehlt es sich ein Bauteil aus einem Stück zu fertigen, da so störende Übergänge entfallen.




Abbildung 17 : Pulverdüse (CAD)


Das Anschlussstück hat darüber hinaus noch die Funktion den Pulver-Gas Strom zu beruhigen, damit eine laminare Strömung erzielt wird und weniger Verwirbelungen beim Austritt entstehen. Deshalb darf die Oberfläche keine große Rauheit aufweisen. Durch Läppen konnten wir eine sehr gute Oberflächengüte erzielen.

Alle Gewinde wurden als Feingewinde gewählt. Der Fertigungsaufwand wird etwas höher, doch es stehen mehr Gewindegänge für eine genauere Führung bei solch kleinen Bauteilen zur Verfügung. Es wurde auf Dichtringe verzichtet und stattdessen Passungen zum Abdichten verwendet. Diese Passungen erfüllen dabei noch eine weitere Funktion, nämlich die Zentrierung von Pulver- zu Gasdüse.

Wir haben zwei Passungen und sonst offene Maße, um eine unkomplizierte Herstellung zu erreichen.



6.2 Interne Fertigung


Abbildung 18 : alle Einzelteile


Noch während der Konstruktion in ProE wurden mit Herrn Fütterer fertigungstechnische Fragen geklärt. Dabei wurde entschieden, welche Gewinde und Abdichtungen zu wählen sind und ob die Teile fertigungstechnisch realisierbar sind. Als Werkstoff wählten wir Aluminium, wodurch die Düse leicht bleibt und die Fertigung für uns einfacher ist. Zudem ist Aluminium korrosionsbeständiger als andere mögliche Werkstoffe.



Während weiter nach einer Lösung für das Problem mit den Gewinden gesucht wurde, arbeitete man an den Einzelteilen weiter, sodass die Gewinde nachträglich noch geschnitten werden konnten.


Jedoch ergab sich daraus das Problem, dass die Bauteile nicht mehr in einer Einspannung bis zum Schluss bearbeitet werden konnten. Das führte dazu, dass die erforderlichen Passflächen nicht mehr zentrisch zueinander waren. Doch dieser Kompromiss musste eingegangen werden, um bis Projektende eine fertige Lateraldüse zu erhalten.


Am 7. Januar 2009 gelang es uns dann doch noch eine Firma zu finden, die uns die nötigen Gewinde scheiden konnte.


6.3 Externe Fertigung


Die Firma PKT aus Tiefenbronn bot sich an die Fertigung unserer Lateraldüse kostenlos zu übernehmen. Aber aufgrund deren ausgelasteten Werkstatt kann eine Düse nicht vor März hergestellt werden. Nach Projektende könnte diese Möglichkeit noch wahrgenommen werden.


Herr Baum bot sich dann noch an in der letzen Woche vor den Weihnachtferien die Gewinde bei der Firma Witzenmann schneiden zu lassen. Doch nach einer Woche erhielten wir die Teile ohne Gewinde zurück. In den Weihnachtsferien wurde weiter nach einer Lösung gesucht, aber die meisten Firmen waren in dieser Zeit im Urlaub.






7 Resümee


Das Projekt verlief zu Anfangs noch nach Zeitplan und die geplanten Schritte konnten eingehalten werden.


Grundsätzlich ist zu sagen, dass es sehr zeitintensiv war eine eigene Lateraldüse zu entwickeln und mehr Zeit in Anspruch nahm, als im Vorfeld geplant.

Das Erstellen und Konzipieren einer eigenen Zweistoffdüse benötigte mehr Zeit und der Zeitplan konnte nicht mehr eingehalten werden. Alle späteren Arbeiten mussten eine Woche nach hinten verschoben werden. Der Mehraufwand rührt sicher daher, dass unser Düsenkonzept relativ aufwendig ist und von Grund auf neu entwickelt wurde. Das größte Problem war allerdings die Fertigung.

An der Hochschule konnte nicht die komplette Fertigung erfolgen, da die dazu notwendige Maschine nicht voll funktionsfähig war.


Leider konnte der Funktionsnachweis nicht geführt werden. Zwar wurden zwei Versuchsaufbauten mit unserer Düse gemacht, aber noch während des ersten Versuchs musste vorzeitig abgebrochen werden. Ein Gewinde war nicht einwandfrei geschnitten und das verschraubte Teil konnte nur noch gewaltsam entfernt werden. Ein zweiter Versuchsaufbau konnte erst nach der Reparatur samstags aufgebaut werden.


Nichtsdestotrotz ist davon auszugehen, dass mit der von uns entwickelten Düse die Anforderungen erfüllt werden. Die Düsen der Firma acp funktionieren nach dem gleichen Prinzip und wir sollten ungefähr dasselbe Strahlbild erzielen, das auch auf der acp-Homepage zu sehen ist.


8 Bild- /Quellenverzeichnis

8.1 Bildverzeichnis


Abbildung 1 : Prinzipskizze Laserauftragschweißen (laterale Pulverdüse)3

Abbildung 2 : Glattstrahldüse. 6

Abbildung 3 : Schweißerdüse. 7

Abbildung 4 : Verfahrweg. 9

Abbildung 5 : Morphologischer Kasten mit drei Konzeptvarianten11

Abbildung 6 : Konzept 1. 12

Abbildung 7 : Konzept 2. 13

Abbildung 8 : Konzept 3. 14

Abbildung 9 : Prinzip Zweistoffdüse. 16

Abbildung 10 : Prinzip CO2 Reinigungsdüse. 17

Abbildung 11 : CAD Model17

Abbildung 12 : Anschlüsse für das Schutzgas. 18

Abbildung 13 : Lateraldüse mit verschiebbarem Innenteil18

Abbildung 14 : verschiedene Austrittsgeometrien (gefertigt)19

Abbildung 15 : verschiedene Austrittsgeometrien (CAD Modell)19

Abbildung 16 : Pulverdüse und Anschlussstück. 20

Abbildung 18 : alle Einzelteile. 21


8.2 Quellenverzeichnis


Herstellerseiten:


Abb. 1 : Prinzipskizze Laserauftragsschweißen:

Abb. 6 : Prinzip CO2 Reinigungsdüse:

9 Anlagen


  • Morphologischer Kasten


  • Technische Zeichnungen


  • Zeitplan 23.10.08


  • Zeitplan 10.01.09


  • Poster


  • CAD Dateien (auf CD)




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