Laserauftragschweißen: Die „Black Technology für Oberflächenveredelung“ im Schiffbau und in der Reparatur

In der maritimen Umgebung sind Schiffsbauteile das ganze Jahr über ständigen Herausforderungen wie Korrosion und Verschleiß ausgesetzt. Herkömmliche Reparaturmethoden führen entweder zu übermäßiger Verformung oder bieten nur eine begrenzte Reparaturschichtdicke, wodurch die Betriebsanforderungen kritischer Bauteile nicht erfüllt werden. Das Aufkommen der Laserauftragschweißtechnologie hat einen revolutionären Durchbruch im Schiffbau und in der Reparatur bewirkt und sich als leistungsfähiges Werkzeug für effiziente Reparaturen und Oberflächenverbesserungen etabliert.

Laserauftragschweißen die Technologie schmilzt Legierungspulver mittels eines Hochenergielaserstrahls und bildet so eine verstärkte Beschichtung auf der Bauteiloberfläche, die eine metallurgische Bindung mit dem Grundmaterial eingeht. Dieser Prozess bietet nicht nur eine hohe Haftfestigkeit, sondern auch minimale thermische Verformung. Das System besteht aus Kernkomponenten wie einer Laserquelle, einer Pulverzuführeinrichtung und einem Kühlsystem und hat sich mittlerweile zu einem robotergestützten Bearbeitungsmodus mit einer Präzision von bis zu 0,005 mm weiterentwickelt, wodurch komplexe Reparaturanforderungen an Schiffsbauteile präzise erfüllt werden können.

Die Auswahl der Reparaturmaterialien ist äußerst flexibel: übliche Ni-basierte und Co-basierte Legierungspulver zeichnen sich durch hervorragende Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit aus, während Fe-basierte Pulver erhebliche Kostenvorteile bieten. Durch das gleichzeitige Zuführen von Pulver oder das Verwenden von vorplatzierten Pulvern können maßgeschneiderte Beschichtungen an das Material und die Betriebsbedingungen von Schiffsbauteilen angepasst werden. Beispielsweise kann die Auftragschweißung einer Fe-basierten Formgedächtnislegierung auf Kurbelwellenoberflächen den Verschleiß erheblich reduzieren und die Lebensdauer um mehr als das 8-Fache verlängern.

In der Schifffahrt und Reparatur wurde diese Technologie weit verbreitet bei kritischen Komponenten wie Dieselmotor-Zylinderlaufbuchsen, Kurbelwellen und Propellerwellen eingesetzt. Ob beim Reparieren von Kohlenstoffringskratzern an Gusszylinderlaufbuchsen oder bei der Beseitigung von Korrosion an Dichtflächen von Ventilen aus legiertem Stahl – das Laserauftragschweißen ermöglicht präzise Reparaturen, deren Leistung nach der Reparatur mit neuen Teilen vergleichbar ist. Mithilfe von numerischer Simulationstechnologie können die Prozessparameter im Voraus optimiert werden, wodurch Reparaturzeit und -kosten erheblich reduziert werden.

Die Technologie steht jedoch immer noch vor Herausforderungen: geringe Reparatur-Effizienz bei großen Bauteilen, unzureichende Geräte-Portabilität und Schwierigkeiten bei der Steuerung der Reparaturpräzision für bestimmte kritische Teile. In Zukunft wird mit der Entwicklung von Hochleistungs laser und tragbare Geräte, verbunden mit der Verbesserung der Industriestandards, wird das Laserauftragschweißen in der Schiffreparatur vor Ort stärker angewendet. Es wird eine stärkere Unterstützung für die Verbesserung der Qualität und Effizienz in der Schiffbauindustrie bieten und grüne Reparaturen sowie einen langzeitigen Betrieb ermöglichen.