KMU-innovativ Laserbasierte Fertigungsmethode von Bimetall-Halbzeugen für massive Gleitlager zum Einsatz in Großkomponenten (LaserPlatt)

Problemstellung
Gleitlager sind für viele Anwendungen im allgemeinen Maschinenbau, der Automobilindustrie und der Luftfahrt unverzichtbar. Dort müssen sie sehr unterschiedlichen Ansprüchen, wie Festigkeit, Verschleiß- und Temperaturbeständigkeit, gerecht werden. Um diese zu erfüllen, werden Gleitlager üblicherweise aus Bimetallen, d.h. einer Kombination aus zwei verschiedenen Metallen, gefertigt. Gegenwärtig werden kleine Losgrößen über die Verwendung von Bandstreifen bzw. Platinen gefertigt. Dabei werden spezielle Lagerwerkstoffe erschmolzen, zu kleinen Platinen vergossen und über viele einzelne Fertigungsschritte zu geeigneten Halbzeugen weiterverarbeitet. Für den Bereich der Sonder- und Großlager stellen besonders die sehr kleinen Losgrößen eine Herausforderung dar, weil hier der Einsatz von Bändern als Ausgangsmaterial auf Grund der geringen Stückzahlen nicht wirtschaftlich darstellbar ist.

Zielsetzung
Ziel des KMU-innovativ Projektes LaserPlatt ist die Entwicklung einer deutlich effektiveren und flexibleren Fertigungstechnologie für Bimetall-Halbzeuge in bisher nicht darstellbaren Dickenkombinationen, insbesondere in der Kombination aus Stahl und Aluminium-Silizium-Lagerwerkstoffen. Als Ausgangspunkt dient die Technologie des Laser-Walzplattierens, die hinsichtlich der zu kombinierenden Werkstoffe und Halbzeuge technologisch weiterentwickelt wird. Das Vorhaben fokussiert dabei neben der industriellen Anwendung Thematiken neuer Materialkombinationen. Ziel des Vorhabens ist der Aufbau einer prototypischen Anlage mit der die Machbarkeit des Verfahrens demonstriert werden kann.

Vorgehensweise
Das Laser-Walzplattieren wird bisher nur für schmale, bandförmige Bimetalle angewendet. Das neue Verfahren nutzt den Vorteil des Laserstrahls, der zur Linie geformt nur die Innenflächen der Metallbänder an der Verbindungsstelle erwärmt. Damit reduziert sich die Umformung drastisch und es können im Zusammenspiel mit einer schnellen Abkühlung in der Fügezone größere Dicken unterschiedlicher Werkstoffpaarungen kombiniert werden. Durch eine zusätzliche, induktive Vorwärmung lässt sich die Prozessgeschwindigkeit deutlich erhöhen. Der Aufwand für die Vor-und Nachbehandlung fällt somit deutlich geringer aus. Für den vorgesehenen Zweck muss das Verfahren hinsichtlich einer thermischen Prozessführung zur Verarbeitung unterschiedlicher Schmelztemperaturen qualifiziert werden. Ferner sind besondere maschinentechnische Anforderungen, wie eine waagerechte Zufuhr und die optimale Gestaltung der Laserkontaktzone, zu erfüllen und prototypisch umzusetzen.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Mit dem neuartigen Verfahren können zukünftig Forderungen nach größeren Gesamtdicken der Halbzeuge, insbesondere für Großmotoren, erfüllt werden. Damit ergeben sich für die Motorenhersteller erweiterte Möglichkeiten für den Einsatz großer Gleitlager, beispielsweise bei der Energieerzeugung. Durch die innovativen Produkte und den Zugang zu neuen Marktsegmenten wird nicht nur das beteiligte mittelständische Unternehmen seine Wettbewerbsposition verbessern und auszubauen.

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• Gleitlager und Metallverarbeitung Osterwieck GmbH