DE102012010473A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats (1) mit Hilfe eines Lasers (2), bei welchem das Substrat (2) mit Hilfe eines von dem Laser (2) erzeugten Laserstrahls (3) entlang einer zu beschichtenden Spur aufgeschmolzen wird, wobei ein Pulver zum Substrat (1) gefördert und zum Erzeugen der Beschichtung (8) zumindest teilweise im Bereich einer Bearbeitungsstelle (7) in das aufgeschmolzene Substrat eingeleitet wird, und wobei am Beschichtungsanfang und/oder Beschichtungsende der Pulvermassenstrom (dm) variiert wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Variation des Pulvermassenstroms (dm) als Regelung eines Sollwerts des Pulvermassenstroms (dm) auf eine erfasste, den Pulvermassenstrom (dm) im Bereich der Bearbeitungsstelle (7) zumindest mittelbar charakterisierenden Größe erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit Hilfe eines Lasers nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats nach der im Oberbegriff von Anspruch 5 näher definierten Art.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, dass ein Substrat mit Hilfe eines Lasers beschichtet werden kann, wobei durch den vom Laser erzeugten Laserstrahl das Substrat entlang einer Spur aufgeschmolzen wird. Ein pulverförmiger Zusatzwerkstoff wird zu dem Substrat im Bereich der aufgeschmolzenen Spur gefördert und verschmilzt zumindest teilweise mit dem aufgeschmolzenen Bereich des Substrats zur Erzeugung der gewünschten Beschichtung. Derartige Beschichtungen können beispielsweise im Bereich der Beschichtung von Ventilsitzen in Zylinderköpfen eingesetzt werden. Dabei kann eine Beschichtung mit einem kupfer- und/oder nickelhaltigen Pulver auf Aluminium oder einer Aluminiumlegierung als Substrat erfolgen. Als Beispiel kann hierzu die deutsche Offenlegungsschrift DE 102 18 563 A1 genannt werden.
  • Bei derartigen Laserbeschichtungsverfahren mit einem bestimmten zu erreichenden Auftragsvolumen ist es nun insbesondere am Anfang und am Ende der Beschichtung so, dass das Schmelzbad des aufgeschmolzenen Substrats typischerweise nicht optimal an den jeweiligen Pulvermassenstrom angepasst ist. Hierdurch entsteht die Gefahr von Quer- und/oder Längsrissen in der Beschichtung bzw. im Anbindungsbereich zu dem Substratwerkstoff.
  • Dabei gibt es verschiedene Ursachen für derartige Fehlstellen in einer Beschichtung. Im Wesentlichen lassen sich zwei hauptsächliche Ursachen ausmachen. Zum einen ist bei einer zu geringen Laserleistung und damit einem ungenügend großen Schmelzbad bezogen auf einen bestimmten Pulvermassenstrom die Anbindung der Beschichtung an das Substrat ungenügend. Zum anderen kann bei zu viel Laserleistung das erzeugte Schmelzbad des aufgeschmolzenen Substrats zu groß werden, was je nach Art des Werkstoffs, welcher zur Beschichtung eingesetzt wird, infolge einer chemischen Aufmischung der Beschichtung mit dem Substratwerkstoff zu spröden intermetallischen Phasen führen kann. Das Verhältnis zwischen Laserleistung und Pulvermassenstrom muss daher zur Vermeidung von Quer- und/oder Längsrissen genau aufeinander abgestimmt werden.
  • In diesem Zusammenhang ergeben sich jedoch bei den herkömmlichen Beschichtungsverfahren diverse Probleme. Zum einen variiert die Zeit zwischen dem Start des Pulvermassenstroms und dem Zeitpunkt, an dem das Pulver auf dem Substrat auftrifft, und zum anderen baut sich der Pulvermassenstrom in Abhängigkeit des jeweils eingesetzten Fördersystems für das Pulver typischerweise nur mit Schwankungen gegenüber einem optimalen beispielsweise linearen Anstieg zu dem konstanten und homogenen Pulvermassenstrom, welcher über den größten Teil der Lauflänge der Spur benötigt wird, auf. Ferner ist die Ausdehnung und die Temperaturverteilung des auf dem Substrat erzeugten Schmelzbads nicht nur von der Laserleistung und dem Durchmesser des Laserstrahls abhängig, sondern insbesondere auch von der Wärmeleitfähigkeit des jeweiligen Substrats, der Geometrie des Substrats und selbstverständlich der Prozessgeschwindigkeit. So kann beispielsweise die Wärme in der zur Prozessrichtung entgegengesetzten Richtung durch den Vorwärmeffekt der bereits beschichteten Bereiche aufgestaut sein. Entsprechend weicht die Ausdehnung des Schmelzbads insbesondere in dieser Richtung von den Abmessungen des Laserstrahls ab. Da es aber letztendlich das Schmelzbad ist, welches optimal an den Pulvermassenstrom angepasst werden muss, sind beim Einstellen der für die Kombination aus Substrat und Pulvermassenstrom optimalen Parameter des Lasers diese sehr komplexen Wechselwirkungen zu berücksichtigen.
  • Dies ist insbesondere bei sich verändernden Prozessparametern am Beschichtungsanfang und am Beschichtungsende nur sehr schwer zu realisieren. Eine optimale Anpassung gelingt in der Praxis daher sehr selten, auch wenn dies häufig versucht wird, wie beispielsweise in der DE 10 2006 001 688 B4 beschrieben. In der Realität gibt es immer lokal eine leichte Abweichung zwischen der optimalen Laserleistung bezogen auf den jeweiligen Pulvermassenstrom. Bei herkömmlichen Beschichtungsverfahren sind daher Quer- und/oder Längsrisse, insbesondere bei sehr harten und damit spröden Werkstoffen, am Beschichtungsanfang und am Beschichtungsende nahezu unvermeidlich.
  • Um dieser Problematik entgegenzuwirken schlägt die JP 2010-201430 A vor, im Bereich des Beschichtungsanfangs den Pulvermassenstrom und die Laserleistung entlang einer vorgegebenen Funktion zu variieren. Auch dieses Verfahren ist ähnlich wie das in der zuvor genannten Schrift beschriebene Verfahren vergleichsweise sensitiv gegenüber Fehlanpassungen und führt bei variierenden Randbedingungen sehr schnell zu unbefriedigenden Ergebnissen mit Quer- und/oder Längsrissen im Bereich des Anfangs und des Endes der beschichteten Spur.
  • Außerdem beschreibt die JP 2010-201480 A eine Variation des Pulvermassenstroms, welche zur Erzeugung einer Rampe im Bereich des Beschichtungsendes und des Beschichtungsanfangs vorgesehen ist.
  • Nun ist es so, dass die Variation des Pulvermassenstroms typischerweise über eine Anpassung eines Prüferfördersystems erfolgt. Typischerweise wird das Pulver über ein Inertgas bzw. Schutzgas für die Beschichtungsstelle gefördert und aus einem Pulvervorrat über eine vergleichsweise lange Wegstrecke zu dem Bearbeitungsort gebracht. Dabei ist die exakte Einstellung eines sich sehr fein verändernden Pulvermassenstroms außerordentlich schwierig, weil durch die lange Förderlänge große Abweichungen in dem Pulvermassenstrom am Ort der Beschichtung auftreten können.
  • Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine einfache und effiziente Möglichkeit zu schaffen, in den Bereichen des Beschichtungsanfangs und/oder des Beschichtungsendes einen sehr exakt variierten Pulvermassenstrom zu realisieren.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon jeweils abhängigen Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt zur Beeinflussung der Variation des Massenstroms nicht nur eine Steuerung, so wie es im Stand der Technik der Fall ist, sondern eine Regelung, wobei ein Sollwert des Pulvermassenstroms auf eine erfasste den Pulvermassenstrom im Bereich der Bearbeitungsstelle zumindest mittelbar charakterisierende Größe geregelt wird. Eine solche mit einer Rückkopplung eines Messwerts ausgestattete Regelung kann eine Größe nutzen, welche den Pulvermassenstrom im Bereich der Bearbeitungsstelle charakterisiert. Hierfür kann beispielsweise gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Messung des Pulvermassenstroms über einen Pulvermassenstromsensor erfolgen. Dieser kann dabei in Strömungsrichtung vor oder bevorzugt unmittelbar vor einer Düse angeordnet sein, über welche das Pulver auf das Substrat ausgegeben wird. Alternative Methoden sind ebenso denkbar, beispielsweise optische Methoden, um die Größe des Pulvermassenstroms bzw. das entstehende Beschichtungsvolumen im Bereich der Bearbeitungsstelle zu messen, oder ähnliches. Durch eine solche Regelung lassen sich die Unwägbarkeiten des Pulverfördersystems weitgehend umgehen und die Qualität beim Erzeugen der Pulverrampe wird entsprechend verbessert.
  • Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es dabei vorgesehen sein, dass vor der Beschichtung ein Durchspülen der pulverführenden Abschnitte mit einem Spülmedium, vorzugsweise einem Spülgas oder besonders bevorzugt Druckluft, erfolgt. Dabei sollte der Sollwert des Pulvermassenstroms „0” betragen. Ein solches Durchspülen der pulverführenden Teile eines Pulverfördersystems hilft Verunreinigungen, wie beispielsweise festgesetzte Pulverreste, sicher und zuverlässig zu entfernen. Hierdurch wird die Qualität der Pulverförderung und damit letztlich die Qualität der Regelung verbessert. Dies führt zu einer Verbesserung in der Qualität der Pulverrampen, also des im Bereich des Beschichtungsanfangs oder Beschichtungsendes ansteigenden oder auslaufenden Pulvervolumens, um eine entsprechende ansteigende bzw. auslaufende Realisierung der Beschichtung zu erhalten.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats ist es vorgesehen, dass ein Pulverfördersystem vorhanden ist, welches das Pulver über Mittel zur Beeinflussung der Pulverströmung über eine Düse zu dem Substrat fördert. Erfindungsgemäß ist ein Pulvermassenstromsensor vorhanden, welcher mit einer Steuereinrichtung zur Beeinflussung der Mittel zur Variation des Pulverstroms verbunden ist. In einer solchen Vorrichtung lässt sich insbesondere das oben beschriebene Verfahren ideal durchführen.
  • Gemäß einer besonders günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es dabei vorgesehen, dass die Mittel zur Beeinflussung des Pulvermassenstroms wenigstens eine Pulverweiche umfassen, über welche der Pulvermassenstrom in einen zu der Düse geförderten und einen in einem Pulvervorrat geförderten Pulvermassenstrom aufteilbar ist. Eine solche Pulverweiche ermöglicht im Vergleich zu einer Förderung des Pulvers ausschließlich, beispielsweise über eine Anpassung eines Fördergasdrucks, eine vergleichsweise exakte Beeinflussung der Pulvermenge. In Verbindung mit dem Pulvermassenstromsensor lässt sich damit eine sehr exakte Regelung der Pulvermenge und damit die Ausbildung einer sehr exakten Rampe, welche sich auch entsprechend flach und über einen langen Teil der Spurstrecke sauber und zuverlässig realisieren lässt, erreichen. Ein solcher Aufbau ist daher besonders gut geeignet, um Nachteile bei der Anbindung der Beschichtung im Bereich des Beschichtungsanfangs und/oder Beschichtungsendes zu minimieren.
  • In einer besonders günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es dabei vorgesehen, dass der Pulvermassenstromsensor zwischen der Pulverweiche und der Düse angeordnet ist. Vorzugsweise sind diese drei Bauelemente alle vergleichsweise dicht bei der Düse und damit unmittelbar in dem Bereich, in dem das Pulver auf das Substrat abgegeben wird, angeordnet. Hierdurch lassen sich lange Leitungslängen zwischen der Düse und der Pulverweiche sowie dem Pulvermassenstromsensor verhindern und durch die Leitungselemente eventuell verursachte Verzögerungen oder Verfälschungen des Ergebnisses minimieren.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, im Bereich vor der Düse eine Aufteilung des Pulvermassenstroms auf wenigstens zwei parallele Leitungselemente auszubilden, in welchen der Pulvermassenstrom (dm) jeweils verschiedene Durchströmungszeiten erfährt, und welche vor der Düse wieder zusammengeführt sind. Eine solche Aufteilung auf wenigstens zwei oder mehr parallele Leitungselemente mit unterschiedlichen Durchströmungszeiten für das Pulver ermöglicht beim Einschalten und Abschalten des Pulverfördersystems automatisch die Ausbildung einer gestuften Rampe, da das Pulver durch die unterschiedlichen Leitungselemente unterschiedlich schnell zu der Düse gelangt und sich damit der volle Pulvermassenstrom erst langsam aufbaut und beim Abschalten des Systems entsprechend langsam wieder abbaut. Durch einen solchen Aufbau kann eine fest eingestellte stufenförmige Basisrampe realisiert werden, deren Feinregelung dann durch den Pulvermassenstromsensor und die Mittel zur Beeinflussung des Pulvermassenstroms in der Art der oben beschriebenen Regelung verfeinert werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den restlichen jeweils von dem Verfahrensanspruch bzw. dem Vorrichtungsanspruch abhängigen Unteransprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.
  • Dabei zeigen:
  • 1 einen stark schematisierten Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform; und
  • 2 einen stark schematisierten Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform.
  • In der Darstellung der 1 ist ein stark schematisierter Aufbau zur Beschichtung eines Substrats 1 mit Hilfe eines Lasers 2 zu erkennen. Im dem Laser 2 wird ein Laserstrahl 3 erzeugt, welcher das Substrat auf einer vorgegebenen Spur lokal aufschmilzt. Aus einem Pulverfördersystem 4 wird über eine Förderleitung 5 und eine Düse 6 ein Pulver in den Bereich des aufgeschmolzenen Substrats 1 zugeführt, welches im Bereich einer Bearbeitungsstelle 7 mit dem in diesem Bereich zumindest teilweise mit dem aufgeschmolzenen Substrat 1 zu einer Beschichtung 8 verschmilzt. Dies ist soweit aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und wird beispielsweise zur Beschichtung von mechanisch und/oder thermisch hochbelasteten Bereichen in Zylinderköpfen, beispielsweise zur Beschichtung von Ventilsitzen oder für andersartige Beschichtungsaufgaben, eingesetzt.
  • Im Bereich eines Anfangs der Beschichtung 8 und eines Endes der Beschichtung 8 muss nun ein kontinuierliches Beginnen der Beschichtung bis zur vollen Beschichtungsstärke bzw. ein kontinuierliches Auslaufen der Beschichtung von der vollen Beschichtungsstärke auf eine Beschichtungsstärke von „0” erfolgen. Um dies zu erreichen, kann über das Pulverfördersystem 4 der über die Düse 6 auf das Substrat 1 aufgebrachte Pulvermassenstrom dm entsprechend variiert werden, um so, insbesondere mit ebenfalls variierter Leistung des Lasers 2, eine Rampe in der Beschichtung zu realisieren. Über eine Steuereinrichtung 9 wird hierzu typischerweise im Bereich des Pulverfördersystems 4. der Volumenstrom an Pulver entsprechend eingeschaltet und angepasst. Dies kann insbesondere über eine zudosierte Menge an Fördergas erfolgen, welche das Pulver durch die Förderleitung 5 zu der Düse 6 fördert. Das Fördergas kann als Inertglas ausgebildet sein und somit gleichzeitig als Schutzgas im Bereich der Bearbeitungsstelle 7 dienen und eine Oxidation des aufgeschmolzenen Substrats 1 bzw. Pulvers verhindern helfen. In der Praxis ist eine sehr feine Ansteuerung des Pulvermassenstroms dm jedoch nicht oder nur schwer möglich, da typischerweise zwischen dem Pulverfördersystem 4 und der Düse 6 die Förderleitung 5 liegt, welche vergleichsweise lang ist und bei einer Förderung des Pulvermassenstroms dm über das vorzugsweise inerte Transportgas häufig starken Schwankungen unterworfen ist.
  • Über einen Pulvermassenstromsensor 10, welcher insbesondere als sogenannter Flow-Watch-Sensor ausgebildet ist, wird der Pulvermassenstrom in einem Bereich möglichst dicht vor der Düse 6 erfasst und von dem Pulvermassenstromsensor 10 an die Steuereinrichtung 9 zurückgemeldet, welche dann für eine entsprechende Steuerung beispielsweise des eingebrachten Fördergasvolumens in dem Pulverfördersystem 4 sorgt. Hierdurch wird der Auftrag des Pulvers in der Art einer Rampe am Anfang und am Ende der Beschichtung 8 deutlich verbessert.
  • Eine weitere Verbesserung ist in der Darstellung der 2 schematisch dargestellt. Die Darstellung der 2 umfasst dabei lediglich den pulverführenden Teil des Aufbaus. Sowohl auf das Substrat 1 als auch auf den Laser 2 wurde in dieser Darstellung zur Vereinfachung der Abbildung verzichtet. In der Darstellung der 2 ist wiederum das Pulverfördersystem 4 sowie die Steuereinrichtung 9 zu erkennen. Die Förderleitung 5 teilt sich dabei in mehrere Teilstücke auf, welche jeweils mit dem Bezugszeichen 5.1, 5.2 usw. bezeichnet sind. Ausgehend von dem Pulverfördersystem 4 führt die Förderleitung 5 über das mit 5.1 bezeichnete Teilstück zu einer ersten sogenannten Pulverweiche 11, auf welche später noch näher eingegangen wird. Von dort führt ein zweiter Teilabschnitt 5.2 der Förderleitung zu einer zweiten Pulverweiche 12. Von hier führt ein dritter Teilabschnitt 5.3 der Förderleitung 5 zu der bereits aus 1 bekannten Düse 6, über welche der Pulvermassenstrom dm auf das hier nicht dargestellte Substrat 1 aufgebracht wird.
  • Ein wesentlicher Aspekt der in 2 gezeigten Vorrichtung liegt nun im Bereich der zweiten sogenannten Pulverweiche 12. Diese besteht aus einem Anschluss für den Teilabschnitt 5.2 der Förderleitung 5, welcher das Pulver, bzw. den Massenstrom des Pulvers zu der zweiten Pulverweiche 12 zuführt. Eine Abfuhr von der zweiten Pulverweiche 12 erfolgt entweder über den dritten Teilabschnitt 5.3 der Förderleitung 5 in den Bereich der Düse 6 oder kann alternativ und aktiv in der zweiten Pulverweiche 12 ansteuerbar über einen weiteren Teilabschnitt 5.4 der Förderleitung 5 in den Bereich eines Pulvervorrats 13 erfolgen. Über die zweite Pulverweiche 12 lässt sich so eine Aufteilung des geförderten Pulverstroms auf die Teilabschnitte 5.3 und/oder 5.4 der Förderleitung realisieren. Das geförderte Pulver gelangt also entweder zu der Düse 6 oder zu dem Pulvervorrat 13. Die Aufteilung der Volumenströme auf die beiden Teilabschnitte 5.3 und 5.4 der Förderleitung 5 ermöglicht dabei eine sehr exakte Einstellung des im Bereich der Düse 6 austretenden und beispielsweise den Anfang und/oder das Ende der Beschichtung 8 ausbildenden Pulvermassenstroms dm. Dieser lässt sich über die zweite Pulverweiche 2 also vergleichsweise exakt einstellen. Dies ist insbesondere deshalb der Fall, weil die zweite Pulverweiche 12 sehr viel dichter und mit weniger Länge der Förderleitung 5 zwischen der zweiten Pulverweiche 12 und der Düse 6 ausgebildet ist, als bei einer reinen Regelung über das Pulverfördersystems 4. Eine Rückmeldung über den Pulvermassenstromsensor 10 und die Steuereinrichtung 9 an die zweite Pulverweiche 12 ermöglicht also eine sehr direkte und damit relativ exakte und von übermäßigen Leitungslängen der Förderleitung 5 weitgehend unabhängige Regelung des Pulvermassenstroms dm im Bereich der Düse 6.
  • Eine weitere Möglichkeit, welche alternativ oder ergänzend hierzu ausgebildet sein kann, ist in der Darstellung der 2 in Strömungsrichtung des Pulvermassenstroms dm zwischen dem Pulvermassenstromsensor 10 und der Düse 6 zu erkennen. In Strömungsrichtung vor der Düse 6 erfolgt hierbei eine Aufteilung des Pulvermassenstroms dm auf in diesem Ausführungsbeispiel drei parallele Leitungselemente 14, welche kurz darauf wieder zusammengeführt sind und deren Zusammenführung vor der Düse 6 endet. Jedes einzelne der Leitungselemente 14 hat dabei einen unterschiedlichen Durchströmungswiderstand für das Pulver. Dies kann beispielsweise durch eine einfache und effiziente Variation in der Länge der einzelnen Leitungsabschnitte 14 realisiert sein. Wird das Pulverfördersystem 4 nun eingeschaltet, so strömt beispielsweise bei nicht vorhandener zweiter Pulverweiche oder bei auf einen konstanten Pulvermassenstrom dm durch den Teilabschnitt 5.3 der Förderleitung 5 eingestellten zweiten Pulverweiche 12 eine Durchströmung der einzelnen Teilabschnitte 14 parallel zueinander, wobei der Pulvermassenstrom dm in den einzelnen Teilabschnitten eine unterschiedlich lange Zeit benötigt. Im Bereich der Düse 6 kommt damit zuerst das Pulver an, das durch das kürzeste Leitungselement 14 geströmt ist, dann das Pulver, das durch das kürzeste und das mittlere Leitungselement 14 geströmt ist, und zuletzt die Pulvermenge, welche durch alle drei Leitungselemente 14 geströmt ist, also der gesamte vorgegebene Pulvermassenstrom dm. Hierdurch bildet sich eine Art Rampe bzw. gestufte Rampe am Beschichtungsanfang aus. Analog dazu funktioniert dies auch beim Beschichtungsende, wobei zuerst der durch das kürzeste Leitungselement strömende Pulverstrom endet, dann zusätzlich der durch das mittlere und zuletzt der gesamte Pulverstrom. Über die einzelnen Leitungselemente 14 lässt sich also eine gestufte Rampe ebenso realisieren. Diese kann insbesondere als Basis für eine Regelung dienen. Durch Anzahl und Aufbau der einzelnen Leitungselemente 14 lässt sich die gestufte Rampe dabei konstruktiv beim Aufbau der Vorrichtung vorgeben. Die Lage des Pulvermassenstromsensors 10 könnte bei diesem Aufbau auch zwischen den Leitungselementen 14 und der Düse 6 sein. Dann könnte die gestufte Rampe ebenfalls aktiv mit gemessen werden, so dass man sich hier nicht auf die durch die konstruktive Umsetzung an der sich bekannten Ausbildung der Rampe verlassen muss.
  • Die erste Pulverweiche 11 hat in dem hier dargestellten Aufbau der 2 nun eine andere Aufgabe als die Regelung des Pulvermassenstroms. Sie ist über eine Spülleitung 15 mit einer Druckluftquelle bzw. einem Druckluftanschluss 16 verbunden. Bei Bedarf kann über diese erste Pulverweiche 11 daher nicht der Pulverstrom beeinflusst werden, sondern Druckluft kann als Spülmedium durch alle in Strömungsrichtung des Pulvers nach der ersten Pulverweiche 11 liegenden pulverführenden Leitungen gedrückt werden, um Pulverreste dort sicher und zuverlässig auszuspülen. Dies betrifft insbesondere die Teilstücke 5.2, 5.3, die zweite Pulverweiche 12 sowie die Leitungselemente 14, falls diese vorhanden sind, und die Düse 6. Durch diese Reinigung, welche beispielsweise vor der Beschichtung oder vor einer Reihe von kontinuierlich aufeinanderfolgenden Beschichtungen erfolgen kann, wird eine sehr gute Qualität bei der rückgekoppelten Messung der Regelung einerseits und bei der Ausführung der Beschichtung 8 andererseits erzielt, da festgesetzte Pulverreste und dergleichen vor dem Betrieb und der hierfür erfolgenden Messung zur Regelung des Pulvermassenstroms dm ausgespült werden und das Beschichtungsergebnis und die Messung durch den Pulvermassenstromsensor 10 nicht mehr nachteilig beeinflussen können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10218563 A1 [0002]
    • DE 102006001688 B4 [0006]
    • JP 2010-201430 A [0007]
    • JP 2010-201480 A [0008]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Beschichten eines Substrats (1) mit Hilfe eines Lasers (2), bei welchem das Substrat (2) mit Hilfe eines von dem Laser (2) erzeugten Laserstrahls (3) entlang einer zu beschichtenden Spur aufgeschmolzen wird, wobei ein Pulver zum Substrat (1) gefördert und zum Erzeugen der Beschichtung (8) zumindest teilweise im Bereich einer Bearbeitungsstelle (7) in das aufgeschmolzene Substrat eingeleitet wird, und der Pulvermassenstrom (dm) variiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation des Pulvermassenstroms (dm) als Regelung eines Sollwerts des Pulvermassenstroms (dm) auf eine erfasste, den Pulvermassenstrom (dm) im Bereich der Bearbeitungsstelle (7) zumindest mittelbar charakterisierenden Größe erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulvermassenstrom (dm) über einen Pulvermassenstromsensor (10) gemessen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulvermassenstromsensor (10) in Strömungsrichtung des Pulvers vor, insbesondere unmittelbar vor, einer das Pulver auf das Substrat (1) abgebenden Düse (6) angeordnet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass, vor der Beschichtung ein Durchspülen der pulverführenden Abschnitte mit einem Spülmedium, vorzugsweise einem Spülgas, besonders bevorzugt mit Druckluft, erfolgt, wobei der Sollwert des Pulvermassenstroms „0” ist.
  5. Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats (1) mit einem Laser (2), wobei ein von dem Laser (2) erzeugter Laserstrahl (3) das Substrat (1) im Bereich der späteren Beschichtung (8) zumindest teilweise aufschmilzt, mit einem Pulverzufuhrsystem, welches Pulverfördersystem (4) umfasst, welches ein Pulver zu dem zum Teil aufgeschmolzenen Substrat (1) fördert, welches Mittel zur Beeinflussung des Pulvermassenstroms (dm) umfasst, welches eine Steuereinrichtung (9) für die Mittel zum Beeinflussen des Pulvermassenstroms (dm) umfasst, und welches eine Düse (6) zum Aufbringen des Pulvers auf das Substrat (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pulvermassenstromsensor (10) vorgesehen ist, welcher mit der Steuereinrichtung (9) verbunden ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Beeinflussung des Pulvermassenstroms (dm) wenigstens eine Pulverweiche (12) umfassen, über welche der Pulvermassenstrom (dm) in einen zur Düse (6) geförderten und einen in einen Pulvervorrat (13) geförderten Pulvermassenstrom (dm) aufteilbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulvermassenstromsensor (10) zwischen der wenigstens einen Pulverweiche (12) und der Düse (6) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Pulvermassenstroms (dm) vor der Düse (6) eine Aufteilung des Pulvermassenstroms (dm) auf wenigstens zwei parallele Leitungselemente (14) ausgebildet ist, in welchen der Pulvermassenstrom (dm) jeweils verschiedene Durchströmungszeiten erfährt, und welche vor der Düse (6) wieder zusammengeführt sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei parallelen Leitungselemente (14) unterschiedliche Längen aufweisen.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschluss für ein Spülmedium, vorzugsweise ein Spülgas, besonders bevorzugt Druckluft, in Strömungsrichtung vor der Düse (6) vorhanden ist.
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