DE102022121926A1 - Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren - Google Patents

Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren Download PDF

Info

Publication number
DE102022121926A1
DE102022121926A1 DE102022121926.7A DE102022121926A DE102022121926A1 DE 102022121926 A1 DE102022121926 A1 DE 102022121926A1 DE 102022121926 A DE102022121926 A DE 102022121926A DE 102022121926 A1 DE102022121926 A1 DE 102022121926A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
feed
workpiece
coating
coated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102022121926.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Tobias Phillip Utsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HPL Technologies GmbH
Original Assignee
HPL Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HPL Technologies GmbH filed Critical HPL Technologies GmbH
Priority to DE102022121926.7A priority Critical patent/DE102022121926A1/de
Publication of DE102022121926A1 publication Critical patent/DE102022121926A1/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) für ein Laser-Beschichtungsverfahren, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:- eine Lasereinrichtung (2) zum Generieren eines Laserstrahls (3);- eine Zuführeinrichtung (4) zum Zuführen eines Schweißzusatzwerkstoffs (5);- ein Werkzeugfutter (6) zum Fixieren eines Werkstücks (7);- eine Zustellaktorik (9); und- eine Steuervorrichtung (10) zum Steuern der Leistungsabgabe der Lasereinrichtung (2), wobei die Lasereinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, über die Zuführeinrichtung (4) zugeführten Schweißzusatzwerkstoff (5) eine Oberfläche (8) eines in dem Werkzeugfutter (6) fixierten Werkstücks (7) zu beschichten und/oder diese Oberfläche (8) unter einer entsprechend gesteuerten Leistungsabgabe thermisch zu behandeln. Die Vorrichtung (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, synchronisiert zu der Zustellbewegung der Zustellaktorik (9) die Beschichtungsdicke auf der zu beschichtenden Oberfläche (8) lokal zu alternieren.Mit der hier vorgeschlagenen Vorrichtung zum Laser-Beschichten ist ein synchronisiertes Beschichten einer Oberfläche eines Werkstücks darstellbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - eine Lasereinrichtung zum Generieren eines Laserstrahls;
    • - eine Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Schweißzusatzwerkstoffs;
    • - ein Werkzeugfutter zum Fixieren eines Werkstücks;
    • - eine Zustellaktorik; und
    • - eine Steuervorrichtung zum Steuern der Leistungsabgabe der Lasereinrichtung, wobei die Lasereinrichtung dazu eingerichtet ist, über die Zuführeinrichtung zugeführten Schweißzusatzwerkstoff eine Oberfläche eines in dem Werkzeugfutter fixierten Werkstücks zu beschichten und/oder diese Oberfläche unter einer entsprechend gesteuerten Leistungsabgabe thermisch zu behandeln. Die Vorrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, synchronisiert zu der Zustellbewegung der Zustellaktorik die Beschichtungsdicke auf der zu beschichtenden Oberfläche lokal zu alternieren. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gravierverfahren innerhalb eines Laser-Beschichtungsverfahrens, ein Computerprogramm mit einem solchen Gravierverfahren, sowie ein Computerprogrammprodukt mit einem solchen Gravierverfahren.
  • Additive Fertigungsverfahren werden zunehmend interessant für die Großserienfertigung. Ziel additiver Beschichtungsverfahren ist meist, einen Grundkörper mit einer Beschichtung auszustatten, welche für die jeweilige Anwendung besser geeignet ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, einen Grundkörper einzusetzen, welcher aus einem mechanisch und/oder thermisch geeigneteren Material gebildet ist und/oder kostengünstiger herstellbar ist. Bekannt ist dies beispielsweise im Bereich von Bremsscheiben, Zylinderläufen in Motorblöcken und Kolben für Außenanwendungen.
  • Unter den additiven Fertigungsverfahren sind die lokalen, also an dem Bearbeitungspunkt zeitgerecht Beschichtungsmaterial zustellenden, Beschichtungsverfahren und darunter das Laserspritzen und das Laserauftragschweißen, beispielsweise das Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA] wie es beispielsweise aus der DE 10 2011 100 456 A1 bekannt ist, in vielerlei Hinsicht vorteilhafte Laser-Beschichtungsverfahren. Dabei kann innerhalb einer sehr kurzen Prozessdauer, unter geringem Energieaufwand, effizientem Einsatz von Pulvermaterial und einer hohen Anbindungsgüte eine meist dünne Schicht auf der Oberfläche eines Grundkörpers aufgetragen werden, womit wiederum je nach Anwendung Material einsparbar ist. Einher geht damit aber auch, dass die aufzubringenden Schweißbahnen mit einer hohen Präzision aufzubringen sind. Diese Präzision ist in derzeit bekannten Fertigungsverfahren zu einem hohen Grad von den Fertigkeiten des Werkers an der Fertigungsmaschine abhängig, wobei beispielsweise Test-Spuren geschweißt werden und von Hand nachjustiert wird.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - eine Lasereinrichtung zum Ausgeben eines Laserstrahls;
    • - eine Zuführeinrichtung zum Zuführen zumindest eines Schweißzusatzwerkstoffs; und
    • - ein Werkzeugfutter zum Fixieren eines Werkstücks mit einer zu beschichtenden Oberfläche;
    • - eine Zustellaktorik, mittels welcher für ein Beschichten eine relative Zustellbewegung der Lasereinrichtung, der Zuführeinrichtung und des Werkzeugfutters zueinander ausführbar ist; und
    • - eine Steuervorrichtung zum Steuern des Beschichtungsprozesses auf der zu beschichtenden Oberfläche eines in dem Werkzeugfutter fixierten Werkstücks, wobei die Lasereinrichtung dazu eingerichtet ist, mit über die Zuführeinrichtung zugeführtem Schweißzusatzwerkstoff die zu beschichtende Oberfläche zu beschichten.
  • Die Vorrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, synchronisiert zu der Zustellbewegung der Zustellaktorik die Beschichtungsdicke auf der zu beschichtenden Oberfläche lokal zu alternieren.
  • Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
  • Die Vorrichtung zum Beschichten ist eine Laser-Spritzmaschine, zum thermischen Beschichten, oder eine Laser-Schweiß-Maschine, beispielsweise zum Auftragschweißen, bevorzugt für das oben genannte Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA]. Das Beschichten, beispielsweise zur Oberflächenveredelung, wird mit einem Material realisiert, welches als Draht, (verflüssigt) Tropfen-förmig oder (fest) Pulver-förmig über die Zuführeinrichtung als Schweißzusatzwerkstoff bereitgestellt wird. Der Schweißzusatzwerkstoff wird mittels der Lasereinrichtung in den flüssigen Zustand versetzt oder in dem flüssigen Zustand gehalten, also aufgeschmolzen oder einzig außen angeschmolzen und/oder in ein mittels der Lasereinrichtung gebildeten Schmelzbad in der zu beschichtenden Oberfläche eingebracht und so mit der zu beschichtenden Oberfläche auf atomarer beziehungsweise molekularer Ebene verbunden.
  • Die Lasereinrichtung wird gespeist aus und/oder umfasst eine oder mehrere Laserquellen. Der Laserstrahl oder die mehreren Laserstrahlen der Lasereinrichtung werden auf einen oder mehrere Laser-Fokusse gebündelt, wobei bevorzugt einzig in diesem Bereich die Energiedichte (Intensität) für den erwünschten (maximalen) thermischen Eintrag vorliegt, wenn, gesteuert von der Steuervorrichtung, mittels der Lasereinrichtung ein vorbestimmter Leistungsgrenzwert oder mehr Leistung abgegeben wird. Der Laser-Fokus weist eine räumliche Ausdehnung auf, beispielsweise mit einem (in einer Ebene parallel zu der zu beschichtenden Oberfläche) Durchmesser von 1 mm [einem Millimeter] bis 12 mm, beispielsweise von 1,2 mm bis 8 mm, besonders bevorzugt von 3 mm bis 4 mm. Es sei darauf hingewiesen, dass die Fläche abhängig von der Leistung des eingesetzten Laserstrahls ist und mit zunehmender Leistung für eine angestrebte Energiedichte an der zu beschichtenden Oberfläche einen zunehmenden Durchmesser aufweisen sollte. In einer Ausführungsform des mit der Vorrichtung zum Beschichten ausführbaren Auftragsverfahrens ist der Schnittpunkt beziehungsweise die Schnittfläche zwischen dem Laser-Fokus der Lasereinrichtung und der zu beschichtenden Oberfläche außerhalb des Bereichs der höchsten Intensität des Laserstrahls gebildet. Dennoch wird vereinfacht diese Schnittmenge zwischen dem Laserstrahl und der zu beschichtenden Oberfläche hier als Laser-Fokus bezeichnet, weil zumindest beim Laserauftragschweißen dieser Schnittpunkt beziehungsweise diese Schnittfläche für ein Aufschmelzen des Schweißzusatzwerkstoffs beziehungsweise für ein thermisches Behandeln der Oberfläche wirksam ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die zu beschichtende Oberfläche in einer Ausführungsform des Gravierverfahrens, wie es nachfolgend detaillierter erläutert wird, eine Oberfläche des fixierten Werkstücks ist, welche in einer Ausführungsform auf dem Werkstück mit der nachfolgend zu beschichtenden Oberfläche angeordnet ist, beispielsweise innerhalb der zu beschichtenden Oberfläche. Eine solche Oberfläche des fixierten Werkstücks wird hier vereinfacht als zu beschichtende Oberfläche bezeichnet. Bevorzugt wird die zu beschichtende Oberfläche nicht beeinträchtigt, sondern allein die optischen Eigenschaften verändert, beispielsweise (infolge einer Einebnung einer Rauigkeit) der Reflexionsgrad erhöht oder ein vorbestimmtes Reflexionsbild (beispielsweise eine Tropfenform oder Pfützenform infolge eines punktuellen Aufschmelzens der Oberfläche) erzeugt. In einer anderen Ausführungsform ist die Oberfläche des fixierten Werkstücks eine Oberfläche außerhalb eines (für die angestrebte Funktion) zu beschichtenden Bereichs, beispielsweise bei einer Bremsscheibe oder einem Kolben auf der zusammenhängenden und/oder gleich ausgerichteten Oberfläche für die jeweilige Funktion jedoch außerhalb der Funktionsfläche, also außerhalb der Bremsfläche beziehungsweise der Gleitfläche. Alternativ ist die mit der Lasereinrichtung (zusätzlich mit dem nachfolgend detaillierter beschriebenen Gravierverfahren) zu beschichtende Oberfläche in einem Abschnitt angeordnet, welcher nicht mit der Funktionsfläche zusammenhängend und/oder gleich ausgerichtet gebildet ist, sondern beispielsweise auf einer dazu abgewinkelten und/oder abgesetzten Oberfläche. Dies ist beispielsweise ein Absatz oder beispielsweise bei einer Bremsscheibe deren zylindrische Außenumlauffläche und bei einem Kolben eine von dessen Deckelflächen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist mit dem Gravierverfahren ein Bereich der funktionstragenden zu beschichtenden Oberfläche bearbeitet, beispielsweise wie nachfolgend genauer erläutert.
  • Die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff ist beispielsweise für Draht oder Pulver-Material eingerichtet. Eine Pulver-Düse für den Transport von Pulver-Material für ein Pulver-Auftragschweißen weist einen (beispielsweise lateralen) oder mehrere Auslässe und/oder einen Ringspaltauslass auf, wobei das Pulver-Material mittels eines Gasstroms (beispielsweise Luft oder ein inertes Trägergas) transportiert wird. Das Pulver-Material wird somit als Pulverstrom mittels der Form des zumindest einen Auslasses und (zumindest annähernd) der Geschwindigkeit des Gasstroms entlang einer Pulver-Trajektorie befördert. Bei einer komplexeren Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff beziehungsweise einem komplexeren Gasstrahl muss von einem Pulver-Fokus gesprochen werden. Der Pulver-Fokus ist beispielsweise in einer zu dem Laserstrahl koaxialen Ausführung durch eine kegelförmige (beziehungsweise entlang einer gedachten Kegelmantelfläche verlaufende) Anordnung der Mehrzahl von Düsenkanälen (Pulverring als gedachte Ringlinie durch eine Mehrzahl von Punkten und/oder Linienabschnitten) beziehungsweise durch eine Ringdüse (umlaufender Pulverring) definiert. Infolge des kegelförmigen Aufbaus verjüngt sich der koaxiale Pulverring konzentrisch zu einem Pulver-Fokus. Nach Durchtreten des Pulver-Fokus divergiert der Pulvergasstrahl entlang der Propagationsrichtung (des Laserstrahls). Der Pulver-Fokus ist in einer Ausführungsform relativ zu dem Laser-Fokus auszurichten.
  • Das Werkzeugfutter ist zum Einspannen, also zum Fixieren, von einem Werkstück eingerichtet, wobei eine definierte Raumachse, beispielsweise eine zentrale Rotationsachse, des Werkstücks präzise ausrichtbar ist. In der Regel ist das Werkstück bereits, bis auf die aufzubringende Beschichtung oder gegebenenfalls weitere kleinere Nachbearbeitungsprozesse, fertiggestellt. Es ist also eine präzise Positionierung notwendig. Bevorzugt wird dies mittels eines Greifarms und definierten Greifflächen an dem Werkstück und/oder einer entsprechenden Messtechnik unterstützt. Beispielsweise umfasst das Werkzeugfutter eine Erfassungseinrichtung für Unwuchten, woraufhin eine Einspannung korrigierbar ist oder, falls ein Wuchten des Werkstücks noch nicht ausgeführt wurde oder (beispielsweise im Rahmen einer Zulässigkeit) noch ergänzt werden darf, zumindest ein entsprechender Materialabtrag oder Materialauftrag ausgeführt wird. Für ein Rotationswerkstück ist das Werkzeugfutter beispielsweise ein Spannfutter. Für ein Werkstück ohne Rotationsachse beziehungsweise welches für eine rotative Bearbeitung ungeeignet ist, ist das Werkzeugfutter beispielsweise ein Werkzeugtisch mit entsprechenden Fixierelementen. Das Werkzeugfutter selbst ist bevorzugt in ein festes, gegebenenfalls justierbares, Maschinen-Koordinatensystem (zumindest im Rahmen einer Justiertoleranz) definiert eingebunden.
  • Die Zustellaktorik ist zum Zustellen von der Lasereinrichtung (beziehungsweise dessen Laser-Fokus) und der Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff (beziehungsweise deren Pulver-Fokus) relativ zu dem Werkstück beziehungsweise dessen zu beschichtender Oberfläche eingerichtet. Die Zustellaktorik umfasst zumindest einen Aktor, bevorzugt eine Mehrzahl von Aktoren, zum translatorischen und/oder rotatorischen Bewegen der Lasereinrichtung und der Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff und/oder des Werkstücks. Beispielsweise bei einer Bremsscheibe als Werkstück wird von der Zustellaktorik die Bremsscheibe um ihre Rotationsachse (fixiert in dem Werkzeugfutter) rotiert und die Lasereinrichtung und die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff radial geführt, sodass sich eine (zumindest angenäherte) Spiralform der Auftragsspur ergibt. Zusätzlich ist oftmals eine zu der Oberfläche des Werkstücks normal ausgerichtete Bewegungsachse vorgesehen, wobei diese für unterschiedlich große Werkstücke vorgesehen ist und/oder für eine Möglichkeit, das Werkstück in das Werkzeugfutter der Vorrichtung für das Laser-Beschichtungsverfahren kollisionsfrei einzuspannen und/oder um die Lasereinrichtung und die Zuführeinrichtung bequem warten beziehungsweise austauschen zu können. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zustellaktorik (pro Raumachse) einzig ausreichend präzise für den Beschichtungsvorgang bewegbar, beispielsweise im Bereich von wenigen Millimetern, bevorzugt von 0,1 mm [einem zehntel Millimeter] bis 1 mm.
  • Die Steuervorrichtung zum Steuern des Beschichtungsprozesses auf der zu beschichtenden Oberfläche eines in dem Werkzeugfutter fixierten Werkstücks. Beispielsweise ist die Steuervorrichtung ist zum Steuern oder auch Regeln von der Leistungsabgabe der Lasereinrichtung, der Zufuhr von Schweißzusatzwerkstoff der Zuführeinrichtung (also beispielsweise einer Zuführgeschwindigkeit und/oder eines Zuführvolumenstroms von Schweißzusatzwerkstoff), Zustellbewegung der Zustellaktorik (also beispielsweise der Zustellbewegung oder zumindest der Zustellgeschwindigkeit) eingerichtet. In einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung ausschließlich dafür vorgesehen. In einer anderen Ausführungsform ist die Steuervorrichtung zudem zum Steuern oder auch Regeln auch von anderen Komponenten der Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren eingerichtet, beispielsweise für die Zustellaktorik und/oder das Werkzeugfutter.
  • Die Steuervorrichtung umfasst einen Prozessor und/oder einen flüchtigen und/oder festen Datenspeicher, wobei diese von separaten Einheiten und/oder von integrierten Schaltkreisen gebildet sind. Die Steuervorrichtung ist mit der zumindest einen gesteuerten Komponente (also beispielsweise der Lasereinrichtung, der Zuführeinrichtung und/oder der Zustellaktorik) Daten-übertragend, also kommunizierend verbunden. Darüber hinaus ist die Steuervorrichtung, bevorzugt zum Regeln, bevorzugt mit zumindest einem Sensor zumindest zum Empfangen von Signalen und/oder Daten verbunden.
  • Hier ist nun vorgeschlagen, dass eine Beschichtungsdicke lokal alternierend aufgebracht wird. In vorbekannten Anwendungen ist lediglich eine Schicht aufzubringen, deren relative Lage der aufgebrachten Materialbahnen (vergleiche oben die Spirale bei einem Rotationswerkstück) zu dem Werkstück unerheblich ist. Vor allem beim Beschichten von Rotationswerkstücken ist eine genaue Zuordnung schwierig. Hier aber wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung entsprechend eingerichtet ist und durch Steuerwerte für die Zustellaktorik, welche die Zustellbewegung steuert, und/oder mittels direkter Weg-Messung beziehungsweise Bewegungsmessung an den an der Zustellbewegung beteiligten Komponenten (also zumindest der Lasereinrichtung sowie der Zuführeinrichtung und/oder dem Werkzeugfutter) die Beschichtungsabgabe (und damit die Beschichtungsdicke) an die Zustellbewegung gekoppelt veränderbar ist.
  • Mit der hier vorgeschlagen Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren ist im Prozess, also inline, eine Vertiefung nach Art einer Gravur in der aufgetragenen Schicht erzeugbar und somit im Prozess durch Steigern oder Reduzieren einer Menge von Materialauftrag oder Auslassen von einem Materialauftrag ein Muster in der Beschichtung auf der Oberfläche des Werkstücks erzeugbar. Im Gegensatz zu einer eingeprägten oder spanend erzeugten Gravur zum Erzeugen eines Musters wird hierfür kein weiteres Werkzeug und keine zusätzliche Bearbeitungszeit benötigt. Aufgrund der Geschwindigkeit der Ansteuerbarkeit der Lasereinrichtung ist ein sehr präzises Muster erzeugbar und die Freiheitsgrade zum Erzeugen eines Musters sind zumindest nicht geringer als bei nachträglichen Bearbeitungsprozessen zum Erzeugen einer Gravur. Im Gegensatz zu einem Prägen ist zudem keine mechanische Last auf die Beschichtung und das Werkstück aufgebracht und damit auch keine gesonderte Auslegung und Qualitätssicherung für diese Bearbeitung notwendig. Im Gegensatz zu einer spanenden Nachbearbeitung ist zudem unmittelbar eine geeignete Abrundung am Übergang zwischen einer Beschichtungsoberfläche und einer Vertiefung des Musters intrinsisch aufgrund des Erstarrungsvorgangs beziehungsweise der Form (der Partikel oder Tropfen) des angeschmolzenen oder aufgeschmolzenen Materials, welches beim Laser-Beschichtungsverfahren aufgetragen wird. Welche Muster damit erzeugbar sind, wird weiter unten im Text im Zusammenhang mit dem Gravierverfahren beispielhaft aufgezeigt.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung vorgeschlagen, dass der Schweißzusatzwerkstoff pulverförmig zugeführt wird und synchronisiert zu der Zustellbewegung der Zustellaktorik ausgegeben wird.
  • Bei einer Ausführungsform des Pulver-Auftragverfahrens, beispielsweise Laserspritzen oder Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA], wird das Pulver konventionell, beispielsweise kontinuierlich zugeführt, also unsynchronisiert zu der Zustellbewegung ausgegeben. Bei einer Steuerung der Leistungsabgabe einer Lasereinrichtung wird aber das zugeführte Pulver weniger (also eine Teilmenge des Pulvers) und bei Unterschreiten eines vorbestimmten Leistungsgrenzwerts das zugeführte Pulver insgesamt nicht mit der Oberfläche des Werkstücks verbunden. In einer Ausführungsform prallen die nicht verbundenen Pulver-Partikel in diesem Betriebszustand wieder ab und/oder werden von dem Transportgas oder mittels einer (beispielsweise verstärkten) Absaugung aufgrund geringer Anhaftungskräfte ausreichend starken Scherkräften ausgesetzt und wieder gelöst. Alternativ oder zusätzlich werden in einem anschließenden Schritt (leicht) anhaftende Pulver-Partikel mittels (beispielsweise im Vergleich zu innerhalb eines Beschichtungszeitraums verstärktem) Absaugen, mittels eines Gasstrahls (beispielsweise Luft) und/oder mittels Bürsten abgetrennt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Schweißzusatzwerkstoff bevorzugt erst ab Erreichen eines vorbestimmten Beschichtungsareals zugeführt wird, sodass Energie und Aufwand, sowie Verlust an Material so gering wie möglich gehalten werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Zustellbewegung nach hiesiger Definition ausschließlich eine Bewegung innerhalb des Beschichtungsareals. Das Beschichtungsareal entspricht bevorzugt dem Anteil einer Oberfläche eines Werkstücks, welcher mit dem Schweißzusatzwerkstoff versehen werden soll, also der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks. Alternativ umfasst das Beschichtungsareal zum Sicherstellen eines korrekten, also wunschgemäßen, Ausbringens des pulverförmigen Schweißzusatzwerkstoffs einen Zustellabschnitt, innerhalb dessen die Lasereinrichtung abgeschaltet beziehungsweise unterhalb des vorbestimmten Leistungsgrenzwerts oder (zum Beschichten mit abweichender Beschichtungsdicke) mit einer reduzierten oder im Gegenteil erhöhten Leistungsabgabe betrieben wird. Innerhalb dieses Zustellabschnitts findet kein Beschichten des Werkstücks mit dem Schweißzusatzwerkstoff statt.
  • In einem Laser-Beschichtungsverfahren, bei welchem mehrere Lagen zum Ausbilden einer Schicht gebildet werden und die Vertiefung ebenfalls mehrere oder eine weiter unten liegende Lage betrifft, werden potenziell anhaftende Pulver-Partikel in einem Zwischenschritt oder im Prozess mittels eines der Lasereinrichtung und der Zuführeinrichtung nachlaufenden Werkzeug entfernt.
  • Bei einer Ausführungsform des Pulver-Auftragverfahrens, beispielsweise Laserspritzen oder Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA], wird das Pulver außerhalb eines zu bildenden Musters beispielsweise konventionell, beispielsweise kontinuierlich zugeführt, allerdings im Bereich eines zu bildenden Musters weniger oder mehr Pulver zugegeben, also synchronisiert zu der Zustellbewegung ausgegeben. Bevorzugt wird dabei zugleich die Leistungsabgabe der Lasereinrichtung angepasst, also verringert (bei Reduzierung des Pulvervolumenstroms) und erhöht (bei Erhöhung des Pulvervolumenstroms).
  • Es sei darauf hingewiesen, dass es (unabhängig von der Art des Schweißzusatzwerkstoffs) nicht unbedingt notwendig ist, die Vertiefung in der später außenliegenden Lage zu bilden, sondern auch unterhalb einer später die Außenoberfläche bildenden Lage beziehungsweise mehreren an diese Außenlage angrenzende Lagen bildbar ist. Das bei einer solchen Vertiefung in tieferen Lagen im Vergleich zu den angrenzenden, also normalen, Bereichen auftreffende Material wird diese Vertiefung entsprechend abformen und somit das Muster nach außen hin gebildet sein, beispielsweise sichtbar sein. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn die Außenlage eine Schutzfunktion, beispielsweise für eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit, ausübt, während dies von einer unteren Lage nicht erfüllt wird, beispielsweise aufgrund des Einsatzes von einem anderen Schweißzusatzwerkstoff in unteren Lagen. Ein anderer Schweißzusatzwerkstoff in unteren Lagen ist beispielsweise zum Bilden einer Bindeschicht, beispielsweise bei einer Bremsscheibe, vorteilhaft, welche zum mechanischen und/oder thermischen Vermitteln zwischen dem Material des Werkstücks beziehungsweise dessen Oberfläche und dem Material jener die Außenlage bildenden Funktionsschicht ausgelegt ist.
  • Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass in einer Ausführungsform in jeder oder in mehreren der Lagen einer Beschichtung jeweils eine lokal eine veränderte Lagendicke aufgetragen wird, sodass daraus eine lokal veränderte (also größere oder geringere) Beschichtungsdicke resultiert. In einer Ausführungsform wird der Aufbau der Lagen verändert, beispielsweise lokal in einem gewünschten Muster eine Beschichtung mit einer Farbe in einem Vertiefungsmuster (beispielsweise vollständig auffüllend) eingegeben wird und darüber eine oder eine Mehrzahl von Außenlagen (mit beispielsweise konstanter Lagendicke) aufgegeben wird, sodass nach einem verschleißbedingten Abtragen der darüber angeordneten Außenlage(n) das Muster fürs menschliche Auge sichtbar oder messtechnisch erfassbar wird.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung vorgeschlagen, dass eine Veränderung der Beschichtungsdicke erzielbar ist, mittels zumindest einer der folgenden Maßnahmen:
    • - Verändern der Zustellbewegung, bevorzugt deren Geschwindigkeit, der Zustellaktorik;
    • - Verändern der abgegebenen Leistungsabgabe der Lasereinrichtung;
    • - Verändern des Abstands zwischen der zu beschichtenden Oberfläche und einem Laser-Fokus der Lasereinrichtung; und
    • - Verändern des Abstands zwischen der zu beschichtenden Oberfläche und einem Pulver-Fokus der Zuführeinrichtung.
  • In einer Ausführungsform wird die Zustellbewegung zum Erzeugen eines Musters mittels der Steuervorrichtung verändert, beispielsweise von einer Vorschubbahn (beispielsweise einem Spiralverlauf) seitlich abgewichen oder die Vorschubgeschwindigkeit erhöht (und damit die Beschichtungsdicke reduziert) beziehungsweise verringert (und damit die Beschichtungsdicke eben erhöht). In einer Ausführungsform ist es dabei nicht notwendig, die Leistungsabgabe der Lasereinrichtung und/oder den Volumenstrom des Schweißzusatzwerkstoffs zu verändern. Bevorzugt werden beide angepasst, nämlich mit erhöhter Vorschubgeschwindigkeit die Leistungsabgabe erhöht, um die Bildung des Schmelzbads sicherzustellen, und/oder der Volumenstrom des Schweißzusatzwerkstoffs verringert, um einen größeren Anteil der Laserleistung für das Bilden des Schmelzbads zur Verfügung zu stellen.
  • In einer Ausführungsform wird die Leistungsabgabe mittels der Steuervorrichtung mithilfe einer Optik, beispielsweise mechanisch, gesteuert. Alternativ oder zusätzlich wird mittels der Steuervorrichtung die Laserquelle gesteuert, sodass Laserlicht mit einer veränderten Intensität bereitgestellt wird, und zwar beispielsweise über ein Verändern der Leistungsspannung, Einkoppeln beziehungsweise Auskoppeln von Phasen und/oder Laserquellen von einer Mehrzahl von Phasen beziehungsweise von Laserquellen.
  • Die Leistungsabgabe ist dabei in einer Ausführungsform unter einen vorbestimmten Leistungsgrenzwert absenkbar, bei welchem kein Beschichten mit dem zuführbaren beziehungsweise zugeführten Schweißzusatzwerkstoff stattfindet, wobei bevorzugt die Leistungsabgabe mit einem ausreichend großen Sicherheitsabstand, besonders bevorzugt zum Reduzieren eines Energieverbrauchs innerhalb einer zur Verfügung stehenden Reaktionszeit die Laserquelle oder einzelne Phasen und/oder einzelne von einer Mehrzahl von Quellen abgeschaltet beziehungsweise für andere Lasereinrichtungen anderer Laserverbraucher genutzt werden. In einer Ausführungsform ist der Leistungsgrenzwert zudem unterhalb einer gewünschten Leistungsabgabe für ein Beschichten definiert. Jedenfalls ist unterhalb des vorbestimmten Leistungsgrenzwerts kein Beschichten mit dem zuführbaren beziehungsweise zugeführten Schweißzusatzwerkstoff möglich. Damit ist das Beschichten synchronisiert zu der Zustellbewegung der Zustellaktorik anschaltbar und ausschaltbar. Es ist also ein zu der relativen Zustellbewegung Pixel-genau synchronisiertes Beschichten beziehungsweise Steuern der Leistungsabgabe der Lasereinrichtung ausführbar.
  • Die Leistungsabgabe ist in einer Ausführungsform derart veränderbar, dass eine veränderte Beschichtungsdicke mit dem zuführbaren beziehungsweise zugeführten Schweißzusatzwerkstoff erzeugt wird. Damit ist das Beschichten synchronisiert zu der Zustellbewegung der Zustellaktorik reduzierbar beziehungsweise steigerbar. Es ist also auch damit ein zu der relativen Zustellbewegung Pixel-genau synchronisiertes Beschichten beziehungsweise Steuern der Leistungsabgabe der Lasereinrichtung ausführbar.
  • Bei einer Ausführungsform wird der Abstand zwischen dem Laser-Fokus und/oder dem Pulver-Fokus und der zu beschichtenden Oberfläche mittels der Steuervorrichtung veränderbar. Dies bewirkt dann lokal eine veränderte Beschichtungsdicke, weil die Intensität mit dem Abstand des Laser-Fokus auf die zu beschichtenden Oberfläche verändert wird und/oder ein veränderter Anteil von Schweißzusatzwerkstoff im Zustand des Bildens einer stoffschlüssigen Verbindung die Oberfläche erreicht. In einer Ausführungsform wird der Laser-Fokus und der Pulver-Fokus axial (entlang einer Oberflächennormale der zu beschichtenden Oberfläche) zueinander versetzt im Vergleich zu der relativen Einstellung für die übrigen Bereiche der zu beschichtenden Oberfläche mit einer konstanten Beschichtungsdicke. Damit wird erreicht, dass ein veränderter Anteil des Pulvers (also eine veränderte Anzahl von Pulver-Partikeln) Laserleistung aufnimmt oder das Pulver insgesamt (also im statistischen Mittel jedes Pulver-Partikel) eine veränderte Laserleistung aufnimmt.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung vorgeschlagen, dass die Vorrichtung weiterhin aufweist:
    • - eine Messvorrichtung zum Erfassen von Koordinaten eines Punkts auf einer zu beschichtenden Oberfläche eines in dem Werkzeugfutter fixierten Werkstücks; und
    • - zumindest eine Justiereinrichtung zum relativen Justieren der Lasereinrichtung und der Zuführeinrichtung zueinander.
  • Für eine einfache und zugleich ein sehr präzises Aufbringen eines Musters ist hier vorgeschlagen, dass weiterhin eine Messvorrichtung und eine Justiereinrichtung vorgesehen sind. Damit sind das Maschinen-Koordinatensystem und das Koordinatensystem des fixierten Werkstücks miteinander in Einklang bringbar.
  • Die Messvorrichtung ist (beispielsweise taktil oder optisch) zum Erfassen eines Punkts auf der zu beschichtenden Oberfläche und seiner relativen Lage zu dem Maschinen-Koordinatensystem eingerichtet. Ein solcher Punkt ist in einer Ausführungsform beliebig gestaltet. In einer Ausführungsform ist ein solcher Punkt klar definiert und zuverlässig maschinell erkennbar aufgrund seiner Form (beispielsweise einer charakteristischen Erhebung beziehungsweise Vertiefung) und/oder seines Aussehens (beispielsweise der Farbe, der Reflexionsgrad und anderes). In einer Ausführungsform ist ein solcher zuverlässig maschinell erkennbarer Punkt ein Einbrand, welcher von der Lasereinrichtung mittels seines thermischen Eintrags in der zu beschichtenden Oberfläche einbringbar ist. Die Messvorrichtung beziehungsweise deren Messergebnis ist bevorzugt hinsichtlich der erfassten Koordinaten relativ zu dem Maschinen-Koordinatensystem präziser als die Zustellpräzision der Zustellaktorik. Die Messvorrichtung ist beispielsweise zum Erfassen von (relativen) Koordinaten im Bereich unterhalb von einem zehntel Millimeter, beispielsweise von 0,01 µm [einhundertstel Mikrometer] bis 10 µm, bevorzugt 0,05 µm bis maximal 5 µm. In einer Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung eine Mehrzahl von Messeinheiten, welche auf Basis unterschiedlicher Messverfahren, zum Erfassen von unterschiedlichen Dingen und/oder zum Erfassen aus ergänzenden oder redundanten Blickwinkeln eingerichtet sind. Beispielsweise ist eine oder eine Mehrzahl von Messeinheiten zum Erfassen eines Aussehens des Einbrands, eine Messeinheit zum Erfassen der Tiefe des Einbrands und eine Messeinheit zum Feststellen von den Koordinaten des Einbrands vorgesehen. Beispielsweise ist eine oder eine Mehrzahl von Messeinheiten zum Erfassen des Laser-Fokus und/oder der Ausrichtung der Laser-Fokussierlinse, sowie gegebenenfalls des Pulver-Fokus vorgesehen.
  • Die hier vorgeschlagene Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren mit einer zu der Zustellbewegung synchronisierbaren Leistungsabgabe der Lasereinrichtung beziehungsweise deren Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff und Lasereinrichtung sind in einer Ausführungsform mittels der Justiereinrichtung von Hand zueinander ausrichtbar, also justierbar. Mittels dieser Justiereinrichtung ist im Bereich der (beispielsweise halbierten, also toleranz-verdoppelnden) Präzision der Messvorrichtung die relative Ausrichtung der Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff (beispielsweise des Pulver-Fokus) zu dem Laser-Fokus einstellbar, und zwar bevorzugt einzig in der Ebene parallel zu der zu beschichtenden Oberfläche. Alternativ ist zusätzlich auch eine relative Lage entlang der Normalen zu der zu beschichtenden Oberfläche und/oder eine relative Rotation mittels der Justiereinrichtung ausrichtbar.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass zwar bevorzugt die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff zum Justieren von der Justiereinrichtung bewegt wird; alternativ oder zusätzlich ist die Lasereinrichtung und/oder der Laser-Fokus (beispielsweise mittels Ausrichten einer Laser-Fokussierlinse) mittels der Justiereinrichtung justierbar.
  • Die hier vorgeschlagene Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren ist in einem zumindest maschinen-unterstützten Prozess justierbar, wobei beliebig oft, beispielsweise bei jedem Werkstück oder einmal in einem Wartungszyklus, das Messverfahren für eine hohe Präzision eines Gravierverfahrens ausführbar ist. Damit ist die Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren für eine Großserienfertigung nutzbar und zugleich eine hohe Präzision und sichere Qualität der Fertigung sicherstellbar.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Gravierverfahren innerhalb eines Laser-Beschichtungsverfahrens mittels einer Vorrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge:
    1. a. Bereitstellen eines in dem Werkzeugfutter fixierten Werkstücks;
    2. b. mittels der Zustellaktorik, für ein Beschichten einer zu beschichtenden Oberfläche des in dem Werkzeugfutter fixierten Werkstücks Beginnen einer relativen Zustellbewegung zwischen der Lasereinrichtung und der Zuführeinrichtung sowie dem in dem Werkzeugfutter fixierten Werkstück; und
    3. c. mittels der Steuervorrichtung, zu der Zustellbewegung synchronisiertes Steuern einer lokal alternierenden Beschichtungsdicke, sodass die Oberfläche des fixierten Werkstücks mit einem vorgegebenen Muster auf der zu beschichtenden Oberfläche versehen wird.
  • Das hier vorgeschlagene Gravierverfahren ist auf der Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren in einer Ausführungsform, wie sie oben beschrieben ist, ausführbar. Es sei darauf hingewiesen, dass das Gravierverfahren nicht zwangsläufig ausschließlich das Ausführen des Beschichtens der Oberfläche auf einer zu beschichtenden Oberfläche umfasst.
  • Die Steuereinrichtung ist Teil der Vorrichtung für das Laser-Beschichtungsverfahren (beispielsweise eine dortige Steuereinheit) oder eine externe Einheit, welche mit der Vorrichtung für das Laser-Beschichtungsverfahren (beziehungsweise der dortigen Steuereinheit) kommunizierend verbunden ist.
  • In einem Schritt a. wird zunächst ein Werkstück bereitgestellt, wobei dieser Schritt in einer Ausführungsform zumindest zu einem Teil parallel mit dem Beginn von Schritt b. ausgeführt wird, beispielsweise wenn die Wege für einen Wechsel eines Bearbeitungswerkzeugs und/oder einer Wartung des Bearbeitungswerkzeugs (beispielsweise das Reinigen einer Düse) trotz zeitgleicher Bewegung keine Kollision verursachen. Alternativ ist die relative Zustellbewegung von Schritt b. derart definiert, dass sie aus einer an das Bearbeitungsareal angrenzenden Position beginnt. Jede andere gegebenenfalls notwendige Bewegung der Zustellaktorik ist zu einer beliebigen Zeit, beispielsweise zeitgleich mit Schritt a. ausführbar. In einer solchen Ausführungsform wird also in Schritt a. zudem die Zuführeinrichtung und die Lasereinrichtung bereitgestellt.
  • In Schritt b. beginnt und wird ausgeführt die relative Zustellbewegung zwischen dem Werkstück beziehungsweise seiner zu beschichtenden Oberfläche und der Zuführeinrichtung mit der Lasereinrichtung. In einer Ausführungsform sind die Zuführeinrichtung und die Lasereinrichtung zueinander fest bewegungsgekoppelt, wobei bevorzugt einzig ein relatives Justieren zueinander möglich ist. Alternativ sind die Lasereinrichtung und die Zuführeinrichtung separat voneinander mittels jeweils zumindest eines eigenen Aktors relativ zu dem Werkstück bewegbar und/oder miteinander koppelbar, beispielsweise zumindest innerhalb des Beschichtungsareals zueinander bewegungsgekoppelt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Zuführen von Schweißzusatzwerkstoff bereits mit Beginn oder vor Beginn der relativen Zustellbewegung gestartet, besonders bevorzugt bei einem pulverförmigen Schweißzusatzwerkstoff, sodass sich sicher eine gewünschte Pulverströmung einstellt, bevor der Laserstrahl zum Laserauftragschweißen aktiviert wird.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass bei einigen Ausführungsformen die relative Zustellbewegung einzig die Bewegung des Werkstücks, also des Werkzeugfutters, umfasst. Bei einem rotativen Werkstück, beispielsweise einer Bremsscheibe oder einem Kolben, wird beispielsweise das Werkstück (bevorzugt ausschließlich) rotiert und die Zuführeinrichtung sowie die Lasereinrichtung (bevorzugt ausschließlich) linear-radial zu dem Werkstück bewegt. Bei einer ebenen oder einer (beispielsweise näherungsweise ebenen und daher) wie eben bearbeiteten Oberfläche wird eine relative Höhenbewegung (also axial zu der Rotationsachse des Werkstücks) einzig im Vorfeld von und/oder nach Abschluss des Beschichtens oder nicht ausgeführt.
  • Schritt c. fängt in einer Ausführungsform unmittelbar mit Schritt b. an oder erst später im Verlauf des Beschichtens. Schritt c. kann als zeitlich überlagernd mit einem Beschichten verstanden werden; denn hierbei wird in einem Abschnitt des Beschichtungsareals die Beschichtungsdicke verändert (beispielsweise in einer Ausführungsform zumindest eine Lage bei einem Beschichten der Oberfläche nicht aufgebracht), sodass eine Vertiefung und/oder eine Erhebung und damit ein Muster, beispielsweise nach Art einer Gravur, in der Beschichtung ausgebildet wird. In einer Ausführungsform wird Schritt c. ausschließlich außerhalb einer Funktionsbeschichtung, bei einer Bremsscheibe beispielsweise die Reibschicht und bei einem Kolben beispielsweise die Gleitfläche, ausgeführt, sodass ein solches Muster die Funktion nicht beeinträchtigt. Alternativ oder zusätzlich wird ein solches Muster in der Funktionsfläche des Werkstücks eingebracht, beispielsweise als Verschleißmarke, wobei mit Verschwinden oder Auftauchen der Verschleißmarke ein Grenzverschleiß der Beschichtung eindeutig erkennbar ist.
  • Bei einer Ausführungsform wird der Laserstrahl beziehungsweise dessen Intensität oder Leistungsabgabe zum Erzeugen eines Musters relativ zu einem vorbestimmten Leistungsgrenzwert wie oben bereits erläutert verändert. In einer einfachen Ausführungsform wird der Laserstrahl ein und ausgeschaltet, wobei dies beispielsweise mittels Schalten an der Laserquelle und/oder mittels Umlenken des Laserstrahls bewirkt wird.
  • Indem der Laserstrahl zumindest in Hinsicht auf seine für ein Beschichten ausreichende Leistungsabgabe, die Zustellbewegung und/oder die Zufuhr von Schweißzusatzwerkstoff synchron zu der relativen Zustellbewegung verändert wird, kann ein Muster integriert in das Beschichten, beispielsweise während des Beschichtens, erzeugt werden. Somit ist ein Muster, beispielsweise ein Markenlogo, eine Seriennummer, eine Verschleißmarke oder ähnliches, in die Beschichtung auf der Oberfläche des Werkstücks im Prozess, also inline, einbringbar.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass bei herkömmlichen Laser-Beschichtungsverfahren das Beschichten nicht zu der relativen Zustellbewegung synchronisiert ist. Vielmehr gibt es einen Startpunkt und einen Endpunkt, wann die Leistungsabgabe für ein Beschichten (also oberhalb des vorbestimmten Leistungsgrenzwerts) bereitgestellt wird. Mit anderen Worten ist das Beschichten mit dem Schritt c. zeitlich überlagert. Zudem ist die Präzision der synchronen Änderung der Leistungsabgabe der Lasereinrichtung zum Erzeugen eines Musters im Prozess, schon aufgrund der oft hohen Zustellgeschwindigkeiten, sehr hoch. Es wird also eine (bevorzugt Pixelgenaue) Synchronisierung ausgeführt. Ein Pixel ist dabei bevorzugt in seiner Ausdehnung in Zustellrichtung gleich groß oder kleiner als die prozessbedingte Ausdehnung quer zu der Zustellrichtung der relativen Zustellbewegung. In einer Ausführungsform ist ein solches Pixel so groß wie die Ausdehnung des Laser-Fokus auf der Oberfläche des Werkstücks, in welchem das für das Beschichten erforderliche Anschmelzen beziehungsweise Aufschmelzen stattfindet. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Pixel in einer Ausführungsform eine von einem Quadrat abweichende Form aufweist, beispielsweise rechteckig oder bogenabschnitt-förmig. Zudem ist die Form der gebildeten Vertiefung beziehungsweise Erhebung des Musters vom Fließverhalten und Erstarrungsverhalten des Schweißzusatzwerkstoffs sowie der zu beschichtenden Oberfläche abhängig, sodass sich oftmals eine Tropfenform (wie bei einem erstarrten Wachstropfen auf einer Tischoberfläche) ergibt.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Gravierverfahrens vorgeschlagen, dass mittels Schritt c. zumindest eines der folgenden Muster geschaffen wird:
    • - eine Verschleißmarke;
    • - eine Kontaktspitze;
    • - eine Struktur;
    • - ein Logo;
    • - eine Funktionsabrundung; und
    • - ein Wasserabführkanal.
  • Eine Verschleißmarke ist zum Überprüfen des Abnutzungszustands einer beschichteten Oberfläche eingerichtet. In einer Ausführungsform ist die Verschleißmarke in einem funktionalen Abschnitt als Vertiefung (bevorzugt mit dem menschlichen Auge) erkennbar, welche mit dem zunehmenden Verschleiß ab einem vorbestimmten Zeitpunkt verschwindet, beispielsweise infolge eines Abschleifens der Beschichtung. In einer Ausführungsform ist die Verschleißmarke außerhalb einer (verschleißenden) Funktionsoberfläche angeordnet und wird allein von äußeren Einflüssen (beispielsweise Korrosion) angegriffen. In einer Ausführungsform ist eine Verschleißmarke farblich oder strukturell anders als die übrige Beschichtung und von einer (verschleißenden) Lage bedeckt und wird erst sichtbar, wenn ein vorbestimmter Verschleißzustand erreicht ist.
  • Eine Kontaktspitze ist beispielsweise vorteilhaft zum Erzeugen einer definierten Oberflächenrauigkeit, beispielsweise für eine Reibfläche oder für eine Gleitfläche, beispielsweise nach Art eines Lotuseffekts.
  • Eine Struktur ist beispielsweise für eine Funktion, beispielsweise einen Lüftungskanal, und/oder ein Design, beispielsweise Reflexionseffekte oder eine charakteristische Riffelung, vorteilhaft.
  • Ein Logo, beispielsweise einer Marke oder einer anderen Produkt-Kennzeichnung, beispielsweise Seriennummer, ist oftmals ein gewünschtes Detail in der (endgültigen, also beschichteten) Oberfläche eines Werkstücks für eine Markenprägung und/oder eindeutige Identifizierbarkeit (des individuellen Werkstücks und/oder des Herstellers).
  • Eine Funktionsabrundung ist beispielsweise bei Rändern und Übergängen vorteilhaft, wobei es hierdurch möglich ist, von der Menge an Schweißzusatzwerkstoff im übrigen Bereich abzuweichen.
  • Für einige Anwendungen ist ein Wasserabführkanal vorteilhaft, beispielsweise bei einer Bremsscheibe, um Spritzwasser und Regenwasser effizient ableiten zu können und die Bremswirkung einer Scheibenbremse auch in einem nassen Zustand der Bremsscheibe zu einem hohen Grad aufrechterhalten zu können.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass auch Kombinationen möglich sind, beispielsweise ein Logo oder ein (dann verschwindender) Wasserabführkanal zusammen mit einer Verschleißmarke als Muster.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Gravierverfahrens vorgeschlagen, dass das Gravierverfahren mit einer Vorrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ausgeführt wird, wobei das Gravierverfahren von der Steuereinrichtung ausgeführt wird und weiterhin zumindest die folgenden Schritte umfasst:
    • i. mittels der Zustellaktorik, mit der Lasereinrichtung Anfahren eines vorbestimmten Punkts auf einer Oberfläche des in dem Werkzeugfutter fixierten Werkstücks und dort verbleiben;
    • ii. mittels der Zustellaktorik, mit der Zuführeinrichtung für den Schweißzusatzwerkstoff Anfahren des vorbestimmten Punkts auf der Oberfläche des fixierten Werkstücks;
    • iii. nach Schritt i. mittels der Lasereinrichtung, Ermitteln der relativen Lage von seinem Laser-Fokus zu dem Punkt auf der Oberfläche des fixierten Werkstücks;
    • iv. nach Schritt ii. und iii. Anzeigen der in Schritt iii. ermittelten relativen Lage des Laser-Fokus, sodass mittels der Justiereinrichtung, die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff relativ zu der angezeigten relativen Lage des Laser-Fokus und damit relativ zu dem Laser-Fokus justierbar ist.
  • Das Gravierverfahren umfasst in dieser Ausführungsform weiterhin ein Ausrichtverfahren, welches mit Schritt i. beginnt, wobei von der Lasereinrichtung mittels der Zustellaktorik ein vorbestimmter Punkt angefahren wird. Dies kann, muss aber nicht auch der Punkt beim Beginn von Schritt b. sein. Dieser Punkt ist auf einem Werkstück, das die zu beschichtende Oberfläche umfasst und beispielsweise innerhalb dieser zu beschichtenden Oberfläche, oder auf einem Opfer-Werkstück, welches nicht einem Fertigungsergebnis eines (nachfolgenden) Beschichtungsverfahrens zugeführt wird. Der vorbestimmte Punkt liegt bevorzugt außerhalb der zu beschichtenden Oberfläche. Die Oberfläche des fixierten Werkstücks ist somit eine von der zu beschichtenden Oberfläche separate Oberfläche. Alternativ ist in Kauf genommen, dass in diesem vorbestimmten Punkt, beispielsweise infolge eines Einbrands, eine Oberflächeneigenschaft verändert, beispielsweise beeinträchtigt ist oder sogar, dass an dieser Stelle keine Beschichtung mehr aufbringbar ist.
  • Die Lasereinrichtung ist nun (zumindest nach der aktuellen Justage) an dem vorbestimmten Punkt positioniert und verbleibt dort. Im anschließenden Schritt iii. wird an dem vorbestimmten Punkt mittels der Lasereinrichtung beispielsweise mittels Erzeugen eines Einbrands in der Oberfläche des fixierten Werkstücks und/oder mittels einer Kaustik-Messung die tatsächliche relative Lage des Laser-Fokus zu dem Grundkörper erfasst, während von der Lasereinrichtung der vorbestimmte Punkt angefahren ist. Vorwegnehmend sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der tatsächlich erfasste Laser-Fokus (wie vorhergehend bestimmt) und der vorbestimmte Punkt auseinanderfallen können, wenn eine aktuelle Justage der Lasereinrichtung relativ zu dem Maschinen-Koordinatensystem (der Steuereinrichtung) auseinanderfallen. Dazu folgt unten eine eingehendere Erläuterung beziehungsweise werden verschiedene Lösungsansätze genannt. Der vorbestimmte Punkt ist also zumindest gemäß dem Maschinen-Koordinatensystem angefahren.
  • Parallel zu, vor oder nach Schritt i. wird in Schritt ii. die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff zu dem vorbestimmten Punkt, welcher von der Lasereinrichtung anzufahren oder angefahrenen ist, ausgerichtet. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Lasereinrichtung und die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff stets gemeinsam mittels der Zustellaktorik bewegt, bevorzugt ohne die Möglichkeit einer Relativbewegung mittels der Zustellaktorik. Eine solche Relativbewegung ist dann einzig mittels der Justiereinrichtung möglich.
  • Im abschließenden Schritt iv. wird der in der Oberfläche des fixierten Werkstücks gebildete Einbrand beziehungsweise die relative Lage des Laser-Fokus über die Kaustik-Messung mittels der Messvorrichtung erfasst und dessen Koordinaten in der Steuereinrichtung aufgenommen. Währenddessen verbleibt die Lasereinrichtung an dem in Schritt i. angefahrenen Punkt.
  • In einer Ausführungsform wird die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff auf Basis von (ausreichend) exakt bekannten Maschinen-internen Koordinaten-Daten zu diesem erfassten Laser-Fokus ausgerichtet. Dies ist vorteilhaft, wenn der Laser-Fokus die Basis für das Maschinen-Koordinatensystem bildet (vergleiche unten). In einer anderen Ausführungsform wird die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff (bevorzugt ohne Schweiß-Betrieb) gestartet, also ein Pulverstrom ausgefördert und die Lage der Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff (beziehungsweise des Pulver-Fokus) mittels der Messvorrichtung erfasst und dessen Koordinaten in der Steuereinrichtung aufgenommen.
  • Dann wird die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff (beziehungsweise deren Pulver-Fokus) relativ zu dem Laser-Fokus mittels der Justiereinrichtung justiert, also die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff relativ zu dem Laser-Fokus ausgerichtet. Für eine besonders einfache Ausführungsform des Gravierverfahrens ist eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Beschichten besonders vorteilhaft, bei welcher die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff und die Lasereinrichtung einzig mittels einer gemeinsamen Zustellaktorik relativ zu der Oberfläche des fixierten Werkstücks bewegbar sind. Die Justiereinrichtung ist dann bezogen auf die Lasereinrichtung und die Zuführeinrichtung für Schweißzusatzwerkstoff zu der Zustellaktorik in Reihe geschaltet beziehungsweise mit einer von der zumindest einen Zustellrichtung der Zustellaktorik abweichenden Raumachse als Justierrichtung ausgeführt.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Gravierverfahrens vorgeschlagen, dass in Schritt iii mittels der Lasereinrichtung ein Erhebungsmuster auf der zu beschichtenden Oberfläche aufgebracht wird.
  • Hier wird ausgenutzt, dass grundsätzlich alle an dem Beschichten beteiligten Komponenten für sich richtig eingerichtet sind und lediglich die relative Lage überprüft beziehungsweise justiert werden soll. Infolge der synchronisierten Leistungsabgabe der Lasereinrichtung ist ein Erhebungsmuster erzeugbar, beispielsweise ein erhabenes oder ein in einem Bereich vertieftes Kreuz. In einer Ausführungsform lässt sich über die Form des Erhebungsmusters nicht allein eine relative Ausrichtung zu dem Werkstück feststellen, sondern auch eine relative Ausrichtung von dem Laser-Fokus und dem Fokus der Zuführeinrichtung, beispielsweise dem Pulver-Fokus einer Pulverdüse. Diese Information ist beispielsweise eine Menge an Schweißzusatzwerkstoff, von welcher das Erhebungsmuster gebildet ist, und/oder eine Abweichung von einer Pixelausdehnung.
  • In einer Ausführungsform wird das Erhebungsmuster im späteren Beschichtungsprozess wieder (vollständig oder näherungsweise) einnivelliert, indem aufgrund der bekannten Lage, dort entsprechend der Form des Erhebungsmusters mittels synchronisiertem Steuern einer lokal alternierenden Beschichtungsdicke, beispielsweise indem mittels synchronisiertem Steuern der Leistungsabgabe der Lasereinrichtung das Beschichten unterbrochen wird beziehungsweise eine geringere Anzahl von Lagen und/oder dünnere Lagen aufgebracht werden. Bei geeigneter Ausführung ist ein solches Erhebungsmuster dann später nicht mehr sichtbar und/oder hat keine für den Anwendungszweck relevante physikalische Auswirkung.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Gravierverfahrens vorgeschlagen, dass in Schritt iii mittels der Lasereinrichtung ein Vertiefungsmuster auf der zu beschichtenden Oberfläche aufgebracht wird.
  • Hier wird ausgenutzt, dass grundsätzlich alle an dem Beschichten beteiligten Komponenten für sich richtig eingerichtet sind und lediglich die relative Lage überprüft beziehungsweise justiert werden soll. Infolge der synchronisierten Leistungsabgabe der Lasereinrichtung ist ein Vertiefungsmuster erzeugbar, beispielsweise ein erhabenes oder ein in einem Bereich vertieftes Kreuz. In einer Ausführungsform lässt sich über die Form des Vertiefungsmusters nicht allein eine relative Ausrichtung zu dem Werkstück feststellen, sondern auch eine relative Ausrichtung von dem Laser-Fokus und dem Fokus der Zuführeinrichtung, beispielsweise dem Pulver-Fokus einer Pulverdüse. Diese Information ist beispielsweise eine Menge an Schweißzusatzwerkstoff, von welcher das Vertiefungsmuster gebildet ist, und/oder eine Abweichung von einer Pixelausdehnung.
  • In einer Ausführungsform wird das Vertiefungsmuster im späteren Beschichtungsprozess wieder (vollständig oder näherungsweise) einnivelliert, indem aufgrund der bekannten Lage, dort entsprechend der Form des Vertiefungsmusters mittels synchronisiertem Steuern einer lokal alternierenden Beschichtungsdicke, beispielsweise indem mittels synchronisiertem Steuern der Leistungsabgabe der Lasereinrichtung das Beschichten außerhalb des Vertiefungsmusters unterbrochen wird beziehungsweise eine höhere Anzahl von Lagen und/oder dickere Lagen aufgebracht werden. Bei geeigneter Ausführung ist ein solches Vertiefungsmuster dann später nicht mehr sichtbar und/oder hat keine für den Anwendungszweck relevante physikalische Auswirkung.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Gravierverfahrens vorgeschlagen, dass in einem Schritt v. nach Schritt iii. und vor Schritt iv. der Laser-Fokus justiert wird,
    indem in einem Unterschritt v.1 zum Feststellen einer Abweichung mittels der Messvorrichtung die Koordinaten des vorbestimmten Punkts mit den Koordinaten der in Schritt iii. ermittelten relativen Lage, und bevorzugt in Schritt iv. angezeigten relativen Lage, des Laser-Fokus verglichen werden, und
    indem in einem Unterschritt v.2 gemäß der in Unterschritt v.1 festgestellten Abweichung mittels der Zustellaktorik und/oder mittels der Justiereinrichtung der Laser-Fokus relativ zu einem festen Maschinen-Koordinatensystem der Vorrichtung justiert wird.
  • Bei dieser Ausführungsform ist berücksichtigt, dass auch zwischen dem vorbestimmten Punkt und dem erfassten Laser-Fokus (beispielsweise Einbrand, Erhebungsmuster und/oder das Ergebnis der Kaustik-Messung) aufgrund einer (fehlerhaften) aktuellen Justage des Laser-Fokus zu dem Maschinen-Koordinatensystem eine Abweichung vorliegen kann. In dem Schritt v. wird dies in dem Unterschritt v.2 ausgeglichen, wobei dies analog zu der obigen Beschreibung in Bezug auf die Pulverdüse beziehungsweise den Pulver-Fokus ausgeführt wird. Bevorzugt wird ausschließlich ein einziger Einbrand, ein einziges Erhebungsmuster gebildet oder eine einzige Kaustik-Messung durchgeführt, indem auf das Messergebnis in Unterschritt v.1 der Laser-Fokus mittels der Zustellaktorik und/oder der Justiereinrichtung zu dem Maschinen-Koordinatensystem ausgerichtet wird.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird zumindest ein zweiter Einbrand und/oder ein zweites Erhebungsmuster erzeugt beziehungsweise eine zweite Kaustik-Messung durchgeführt, nachdem das Justieren des Laser-Fokus stattgefunden hat, wobei besonders bevorzugt (gegebenenfalls zuvor) mittels der Zustellaktorik die Zustellung entsprechend korrigiert worden ist. In letzterem Falle überlagern sich der (noch nicht justierte) erste und der zumindest eine (justierte) zweite erfasste Laser-Fokus. Die gegebenenfalls vorhandene Justiereinheit für den Laser-Fokus und die Justiereinheit für die Pulverdüse (beziehungsweise den Pulver-Fokus) zueinander parallel oder in Reihe geschaltet, beispielsweise physisch unmittelbar aufeinander wirkend oder weit voneinander beabstandet. Beispielsweise ist die Justiereinheit für den Laser-Fokus zu der Zustellaktorik Maschinenbett-seitig angeordnet, also vorgeschaltet, oder dazu parallel geschaltet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm vorgeschlagen, umfassend
    einen Computerprogrammcode, wobei der Computerprogrammcode auf zumindest einem Computer derart ausführbar ist, dass der zumindest eine Computer dazu veranlasst ist, das Gravierverfahren nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung auszuführen, wobei zumindest eine Einheit des Computers:
    • - in der Vorrichtung für das Laser-Beschichtungsverfahren, bevorzugt nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, angeordnet ist;
    • - zur Kommunikation mit einem Edge-Device, auf welchem bevorzugt zumindest ein Teil des Computerprogrammcodes bereitgestellt ist, eingerichtet ist; und/oder
    • - zur Kommunikation mit einer Cloud, auf welcher bevorzugt zumindest ein Teil des Computerprogrammcodes bereitgestellt ist, eingerichtet ist.
  • Das hier beschriebene Gravierverfahren, bevorzugt samt Ausrichtverfahren, ist gemäß dieser Ausführungsform computerimplementiert ausgeführt. Das computerimplementierte Gravierverfahren ist als Computerprogrammcode abgespeichert, wobei der Computerprogrammcode, wenn er auf einem Computer, beispielsweise umfassend eine Speichereinheit und einen Prozessor, ausgeführt wird, der Computer dazu veranlasst, das Gravierverfahren gemäß einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung auszuführen.
  • Das computerimplementierte Gravierverfahren ist beispielsweise durch ein Computerprogramm verwirklicht, wobei das Computerprogramm den Computerprogrammcode umfasst, wobei der Computerprogrammcode, wenn er auf einem Computer ausgeführt wird, der Computer dazu veranlasst, das Gravierverfahren gemäß einer Ausführungsform nach vorhergehender Beschreibung auszuführen. Als Computerprogrammcode werden gleichbedeutend eine oder mehrere Anweisungen oder Befehle bezeichnet, welche einen Computer veranlassen, eine Reihe von Operationen durchzuführen, welche zum Beispiel einen Algorithmus und/oder andere Verarbeitungsmethoden darstellen.
  • Das Computerprogramm ist bevorzugt teilweise oder vollständig auf einem Server beziehungsweise einer Servereinheit eines Cloud-System, einem Handheld (beispielsweise einem Smartphone) und/oder auf zumindest einer Einheit des Computers ausführbar. Mit dem Begriff Server oder Servereinheit wird hier ein solcher Computer bezeichnet, welcher Daten und/oder operative Dienste oder Dienste für ein oder mehrere andere computergestützte Geräte oder Computer bereitstellt und damit das Cloud-System bildet. Beispielsweise ist eine Einheit des Computers als integrierte Steuereinrichtung, als sogenannter Edge-Device in der Nähe einer Werkzeugmaschine angeordnet und/oder zur Kommunikation mit einer Cloud eingerichtet, wobei auf der Cloud bevorzugt zumindest ein Teil des Computerprogrammcodes bereitgestellt ist.
  • Begriffe Cloud-System oder Computer werden hier gleichbedeutend zu den aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen verwendet. Ein Computer umfasst demnach einen oder mehrere Allzweck-Prozessoren (CPU) oder Mikroprozessoren, RISC Prozessoren, GPU und/oder DSP. Der Computer weist beispielsweise zusätzliche Elemente wie Speicherschnittstellen oder Kommunikationsschnittstellen auf. Wahlweise oder zusätzlich bezeichnen die Begriffe solch eine Einrichtung, welche in der Lage ist, ein bereitgestelltes oder eingebundenes Programm, bevorzugt mit standardisierter Programmiersprache (beispielsweise C++, JavaScript oder Python) auszuführen und/oder Datenspeichergeräte und/oder andere Geräte wie Eingangsschnittstellen und Ausgangsschnittstellen zu steuern und/oder darauf zuzugreifen. Der Begriff Computer bezeichnet auch eine Vielzahl von Prozessoren oder eine Vielzahl von (Unter-) Computern, welche miteinander verbunden und/oder verbunden und/oder anderweitig kommunizierend verbunden sind und möglicherweise eine oder mehrere andere Ressourcen, wie zum Beispiel einen Speicher, gemeinsam nutzen. Ein (Daten-) Speicher ist beispielsweise eine Festplatte (HDD) oder ein (nichtflüchtiger) Festkörperspeicher, beispielsweise ein ROM-Speicher oder Flash-Speicher [Flash-EEPROM]. Der Speicher umfasst oftmals eine Mehrzahl einzelner physischer Einheiten oder ist auf eine Vielzahl von separaten Geräten verteilt, sodass ein Zugriff darauf über Datenkommunikation, beispielsweise Package-Data-Service, stattfindet. Letzteres ist eine dezentrale Lösung, wobei Speicher und Prozessoren einer Vielzahl separater Rechner anstelle eines (einzigen) zentralen Servers oder ergänzend zu einem zentralen Server genutzt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, auf welchem
    ein Computerprogrammcode abgespeichert ist, wobei der Computerprogrammcode auf zumindest einem Computer derart ausführbar ist, dass der zumindest eine Computer dazu veranlasst ist, das Gravierverfahren nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung auszuführen, wobei zumindest eine Einheit des Com puters:
    • - in der Vorrichtung für das Laser-Beschichtungsverfahren, bevorzugt nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, angeordnet ist;
    • - zur Kommunikation mit einem Edge-Device, auf welchem bevorzugt zumindest ein Teil des Computerprogrammcodes bereitgestellt ist, eingerichtet ist; und/oder
    • - zur Kommunikation mit einer Cloud, auf welcher bevorzugt zumindest ein Teil des Computerprogrammcodes bereitgestellt ist, eingerichtet ist.
  • Als Computerprogrammprodukt, aufweisend den oben beschriebenen Computerprogrammcode, ist beispielsweise ein Medium wie beispielsweise RAM, ROM, eine SD-Karte, eine Speicherkarte, einer Flash-Speicherkarte oder eine Disc, oder auf einem Server abgespeichert und herunterladbar. Sobald das Computerprogramm über eine Ausleseeinheit, beispielsweise ein Laufwerk und/oder eine Installation auslesbar gemacht ist, so ist der enthaltende Computerprogrammcode und das darin enthaltene Gravierverfahren, bevorzugt samt Ausrichtverfahren, durch einen Computer beziehungsweise in Kommunikation mit einer Mehrzahl von Servereinheiten, beispielsweise gemäß obiger Beschreibung, ausführbar.
  • Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
    • 1: eine Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren in einer schematischen Ansicht mit einem Werkstück;
    • 2: ein beschichtetes Werkstück mit Mustern in der Oberfläche;
    • 3: ein Flussdiagramm für ein Gravierverfahren innerhalb eines Laser-Beschichtungsverfahrens ; und
    • 4: ein Flussdiagramm eines Ausrichtverfahrens als Teil des Gravierverfahrens.
  • In 1 ist eine Vorrichtung 1 für ein Laser-Beschichtungsverfahren in einer schematischen Ansicht mit einem Werkstück 7 gezeigt. Das Werkstück 7 ist hier mittels der Vorrichtung 1 zum Beschichten eingespannt und ist beispielsweise eine Bremsscheibe. Dazu weist das Werkstück 7 eine (darstellungsgemäß obere) zu beschichtende Oberfläche 8 und optional eine (darstellungsgemäß untere) gegenüberliegende Rückseite auf. Auf der zu beschichtenden Oberfläche 8 ist in dem gezeigten Zustand zum Beschichten der Oberfläche 8 eines Grundkörpers eine Schicht auftragbar. Das Werkstück 7 ist dazu in ein Werkzeugfutter 6 der Vorrichtung 1 zum Beschichten eingespannt und von diesem exakt positioniert gehalten. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Werkzeugfutter 6 beispielsweise ein Spannfutter mit einer starren Rotationsachse 28 und das Werkstück 7 ist koaxial zu der Rotationsachse 28 ausgerichtet. Zu der zu beschichtende Oberfläche 8 ist somit die Rotationsachse 28 normal ausgerichtet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist rein optional das Werkzeugfutter 6 von einem Rotationsantrieb 29 angetrieben, sodass das Werkstück 7 um die Rotationsachse 28 rotierbar ist. Das Werkstück 7 ist dabei bevorzugt entsprechend einem Koordinatensystem von dem Rotationsantrieb 29 wiederholbar koordinaten-genau zustellbar. Der Rotationsantrieb 29 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Teil der Zustellaktorik 9.
  • Darstellungsgemäß oberhalb des Werkstücks 7 ist eine Beschichtungseinheit 30 der Vorrichtung 1 zum Beschichten positioniert. Die Beschichtungseinheit 30 umfasst eine Lasereinrichtung 2, eine Steuervorrichtung 10 und eine Zuführeinrichtung 4. Die Lasereinrichtung 2 ist zum Emittieren eines Laserstrahls 3 eingerichtet, wobei die Leistungsabgabe des Laserstrahls 3 mittels der Steuervorrichtung 10 steuerbar ist. Die Steuervorrichtung 10 ist dabei derart eingerichtet, dass die Leistungsabgabe des Laserstrahls 3 synchronisiert zu der Zustellbewegung der Zustellaktorik 9 anzuheben beziehungsweise abzusenken ist. Von der Zuführeinrichtung 4 ist ein Schweißzusatzwerkstoff 5 (beispielsweise ein Pulver-Material) bei diesem Ausführungsbeispiel in Form von einem Kegel in einem Pulver-Fokus 13 fokussiert. Bei justierter Ausrichtung überschneidet sich der Pulver-Fokus 13 mit dem Laser-Fokus 12 der Lasereinrichtung 2 knapp oberhalb der zu beschichtenden Oberfläche 8. Eine Abweichung 25 (das ist nicht der Abstand 11 normal zu der zu beschichtenden Oberfläche 8) zwischen den Flächen-Koordinaten des Laser-Fokus 12 und den parallelen Koordinaten des Pulver-Fokus 13 ist in dieser Darstellung nicht erkennbar (vergleiche 2). Die Lasereinrichtung 2 ist von einem einstrahligen oder mehrstrahligen Laserstrahl 3 (bevorzugt in einer SchutzgasAtmosphäre) gebildet. Die gezeigte Beschichtungseinheit 30 ist beispielsweise für ein präzises Hochgeschwindigkeitsbeschichten mittels EHLA eingerichtet. Darstellungsgemäß links der Beschichtungseinheit 30 ist eine Messvorrichtung 14 (hier als Kamera dargestellt) angeordnet, welche beispielsweise einen Punkt 15 und/oder ein Muster 17 (vergleiche 2) erkennt und die relative Lage zum Maschinen-Koordinatensystem 26 der Vorrichtung 1 zum Laser-Beschichten an die Zustellaktorik 9 übermittelt. Die Beschichtungseinheit 30 (hier rein optional selbst) ist mittels des Horizontalstellers 31 der Zustellaktorik 9 relativ zu dem Werkstück 7 radial bezogen auf die Rotationsachse 28 bewegbar (Vorschub). Zudem ist (hier rein optional selbst) die Beschichtungseinheit 30 vertikal (also parallel zu der Rotationsachse 28) mittels des Vertikalstellers 32 der Zustellaktorik 9 zustellbar.
  • Die hier gezeigten Koordinatensysteme sind rein optional als kartesische Koordinatensysteme dargestellt, mit der z-Achse in der Bildebene nach oben weisend, der x-Achse in der Bildebene nach links weisend und der y-Achse aus der Bildebene heraus weisend. Die Daten sowie die Aktorik-Koordinaten 33 (hier rein symbolisch in dem Horizontalsteller 31 dargestellt) der Zustellaktorik 9 werden in der Steuereinrichtung 22 beziehungsweise in einem Computer 27 (hier rein schematisch mit einem Prozessor 34 und einem Speicher 35 dargestellt) verarbeitet, zum Ansteuern verwendet und miteinander abgeglichen. Eine erste Justiereinheit 36 wirkt hier (mittelbar) auf die Zuführeinrichtung 4 in der horizontalen Richtung in der Bildebene (also der x-Richtung beziehungsweise der radialen Richtung bezogen auf die Rotationsachse 28 des Werkstücks 7) zu der Lasereinrichtung 2. Bevorzugt umfasst die erste Justiereinheit 36 zudem eine Stellrichtung aus der Bildebene heraus (also in y-Richtung beziehungsweise in Umlaufrichtung bezogen auf die Rotationsachse 28 des Werkstücks 7). Rein optional umfasst die Justiereinrichtung 16 weiterhin eine zweite Justiereinheit 37, mittels welcher der Laser-Fokus 12 ausrichtbar ist. Diese zweite Justiereinheit 37 ist hier (horizontal) einwirkend (bevorzugt ebenfalls sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung) auf die Laser-Fokussierlinse dargestellt.
  • In 2 ist ein beschichtetes Werkstück 7 mit Mustern 17 in der Oberfläche 8 in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Das Werkstück 7 ist hier beispielsweise eine Bremsscheibe, welche koaxial zu einer Rotationsachse 28 angeordnet ist, wobei darstellungsgemäß unterhalb der Rotationsachse 28 ein Muster 17 ein Logo 19 (hier rein optional als Markenname dargestellt) als Vertiefung (nach Art einer Gravur) und/oder Erhebung auf der Oberfläche 8 aufgetragen ist. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Oberfläche 8 ein Muster 17 als eine Struktur, beispielsweise als eine Mehrzahl von Kontaktspitzen (nicht erkennbar) für eine definierte Rauigkeit oder einen Effekt zum Abführen von Wasser und/oder Schmutz. Weiterhin ist hier parspro-toto ein (rein optionaler) einziger Wasserabführkanal 21 für eine Mehrzahl von Wasserabführkanälen 21 dargestellt. In einer Ausführungsform ist ein Punkt 15 mittels eines Erhebungsmusters 23 mittels eines Laser-Beschichtungsverfahren (vergleiche 3) auf der Oberfläche 8 aufgetragen, womit die Koordinaten der Lage des Laser-Fokus 12 mittels einer Messvorrichtung 14 (wie beispielsweise in 1 gezeigt) erfassbar sind. Beispielsweise sollte bei korrekter Justage das Erhebungsmuster 23 konzentrisch zu dem dargestellten Fadenkreuz angeordnet sein. Demnach ist die relative Ausrichtung der Lasereinrichtung 2 zu dem Werkstück 7 justierbar. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist bei einem Pulver-Auftragschweißen aufgrund der Form des Erhebungsmusters 23 zudem eine Abweichung 25 der relativen Ausrichtung zwischen dem Laser-Fokus 12 und dem Pulver-Fokus 13 ermittelbar und justierbar. Die Oberfläche 8 des Werkstücks 7 ist ausschließlich innerhalb eines (hier als eine Kreisringbreite dargestellten) Beschichtungsareals 38 beschichtet, wobei die relative Zustellbewegung und damit das Erzeugen eines Musters 17 innerhalb dieses Beschichtungsareals 38 stattfindet.
  • Die Beschichtung der Oberfläche 8 des Werkstücks 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Funktionsabrundung 20 versehen, hier beispielsweise bei dem radial-außen liegenden Rand der Beschichtung (beziehungsweise beim Übergang von dem Beschichtungsareal 38 zu dem nicht zu beschichtenden Bereich der Oberfläche 8 des Werkstücks 7) und/oder bei einem Wasserabführkanal 21.
  • In einer Ausführungsform sind der Wasserabführkanal 21 (beziehungsweise die Mehrzahl davon) und/oder das Logo 19 zugleich eine Verschleißmarke 18, wobei beispielsweise deren Verschwinden und/oder eine farbliche Änderung bedeutet, dass die Bremsscheibe nicht mehr in einem betriebsgemäßen Zustand ist, also ausgebaut werden muss. Bevorzugt ist die Bremsscheibe dann in einem Zustand, in welchem kostengünstig eine Beschichtung aufgebracht werden kann, wobei beispielsweise mittels einer sichtbaren Verschleißmarke 18 erkennbar ist, ob für ein Nach-Beschichten auch nicht zu viel von der Beschichtung oder gar der Grundkörper der Bremsscheibe abgetragen, also verschlissen, ist.
  • In 3 ist ein Flussdiagramm für ein Gravierverfahren innerhalb eines Laser-Beschichtungsverfahrens gezeigt. In einem Schritt a. wird zunächst ein Werkstück 7 bereitgestellt, wobei bevorzugt zudem die Zuführeinrichtung 4 und die Lasereinrichtung 2 bereitgestellt werden.
  • In Schritt b. wird die relative Zustellbewegung zwischen dem Werkstück 7 beziehungsweise seiner zu beschichtenden Oberfläche 8 und der Zuführeinrichtung 4 mit der Lasereinrichtung 2 ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Zuführen von Schweißzusatzwerkstoff 5 bereits mit Beginn oder vor Beginn der relativen Zustellbewegung gestartet, besonders bevorzugt bei einem pulverförmigen Schweißzusatzwerkstoff 5, sodass sich sicher eine gewünschte Pulverströmung einstellt, bevor der Laserstrahl 3 zum Laserauftragschweißen aktiviert wird.
  • Schritt c. kann als zeitlich überlagernd mit einem Beschichten verstanden werden; denn hierbei wird in einem Abschnitt des Beschichtungsareals 38 mittels der Steuervorrichtung 10 zu der Zustellbewegung synchronisiert gesteuert eine lokal alternierende Beschichtungsdicke aufgebracht, sodass die Oberfläche 8 des fixierten Werkstücks 7 mit einem vorgegebenen Muster 17 auf der zu beschichtenden Oberfläche 8 versehen wird. Beispielsweise wird zumindest eine Lage bei einem Beschichten der Oberfläche 8 nicht aufgebracht, sodass eine Vertiefung und/oder eine Erhebung und damit ein Muster 17, beispielsweise nach Art einer Gravur, in der Beschichtung ausgebildet wird. Der Laserstrahl 3 beziehungsweise dessen Intensität oder Leistungsabgabe wird dazu relativ zu einem vorbestimmten Leistungsgrenzwert verändert. In einer einfachen Ausführungsform wird der Laserstrahl 3 ein und ausgeschaltet.
  • Alternativ oder zusätzlich wird synchronisiert gesteuert zum Erzeugen eines Musters 17 zumindest eine dickere oder dünnere Lage aufgebracht. Dazu wird die Zustellbewegung, die Leistungsabgabe der Lasereinrichtung 2 und/oder die Zuführgeschwindigkeit des Schweißzusatzwerkstoffs 5 verändert, beispielsweise zum Bilden eines Vertiefungsmusters 24 verringert.
  • In 4 ist ein Flussdiagramm eines Ausrichtverfahrens als Teil des Gravierverfahrens dargestellt. In Schritt i. wird von der Lasereinrichtung 2 mittels der Zustellaktorik 9 ein vorbestimmter Punkt 15 angefahren. Dieser Punkt 15 ist auf einem Werkstück 7, das die zu beschichtende Oberfläche 8 umfasst und beispielsweise innerhalb dieser zu beschichtenden Oberfläche 8 (vergleiche 2).
  • Parallel zu, vor oder nach Schritt i. wird in Schritt ii. die Zuführeinrichtung 4 für Schweißzusatzwerkstoff 5 zu dem vorbestimmten Punkt 15, welcher von der Lasereinrichtung 2 anzufahren oder angefahrenen ist, ausgerichtet. Somit würde bei korrekter Justierung Schweißzusatzwerkstoff 5 in den Laser-Fokus 12 zugeführt.
  • Im anschließenden Schritt iii. wird an dem vorbestimmten Punkt 15 mittels der Lasereinrichtung 2 beispielsweise mittels Erzeugen eines Erhebungsmusters 23 in der Oberfläche 8 des fixierten Werkstücks 7 die tatsächliche relative Lage des Laser-Fokus 12 zu dem Grundkörper erfasst, während von der Lasereinrichtung 2 der vorbestimmte Punkt 15 angefahren ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein (optionaler) Schritt v. mit den Unterschritten v.1 und v.2 ausgeführt. In Unterschritt v.1 ist berücksichtigt, dass auch zwischen dem vorbestimmten Punkt 15 und dem erfassten Laser-Fokus 12 (beispielsweise dem Erhebungsmuster 23) aufgrund einer (fehlerhaften) aktuellen Justage des Laser-Fokus 12 zu dem Maschinen-Koordinatensystem 26 eine Abweichung 25 vorliegen kann. Daher wird in Unterschritt v.1 diese Abweichung 25 des vorbestimmten Punktes 15 von den Koordinaten der in Schritt iii. ermittelten relativen Lage mittels der Messvorrichtung 14 ermittelt.
  • In Unterschritt v.2 wird dann diese Abweichung 25 ausgeglichen. Der Ausgleich der Abweichung 25 erfolgt dabei derart, dass ausschließlich ein einziges Erhebungsmuster 23 gebildet wird. Auf das Messergebnis aus Unterschritt v.1 wird der Laser-Fokus 12 mittels der Zustellaktorik 9 und/oder der Justiereinrichtung 16 zu dem Maschinen-Koordinatensystem 26 ausgerichtet und der somit der Ausgleich der Abweichung 25 sichergestellt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird zumindest ein zweites Erhebungsmuster 23 erzeugt, nachdem das Justieren des Laser-Fokus 12 stattgefunden hat, wobei besonders bevorzugt (gegebenenfalls zuvor) mittels der Zustellaktorik 9 die Zustellung entsprechend korrigiert worden ist.
  • Im abschließenden Schritt iv., gegebenenfalls zeitgleich mit oder vor Schritt v., wird das auf der Oberfläche 8 des fixierten Werkstücks 7 gebildete Erhebungsmuster 23 mittels der Messvorrichtung 14 erfasst und dessen Koordinaten in der Steuereinrichtung 22 aufgenommen. Währenddessen verbleibt die Lasereinrichtung 2 an dem in Schritt i. angefahrenen Punkt 15.
  • Das hier beschriebene Ausrichtverfahren innerhalb des Gravierverfahrens ist computerimplementiert, also auf einem Computer 27 mittels eines Computerprogrammcodes, ausführbar. Beispielsweise ist eine Einheit des Computers 27 als integrierte Steuereinrichtung 22, als sogenannter Edge-Device in der Nähe einer Werkzeugmaschine angeordnet und/oder zur Kommunikation mit einer Cloud eingerichtet, wobei auf der Cloud bevorzugt zumindest ein Teil des Computerprogrammcodes bereitgestellt ist.
  • Mit der hier vorgeschlagenen Vorrichtung zum Laser-Beschichten ist ein synchronisiertes Beschichten einer Oberfläche eines Werkstücks darstellbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zum Laser-Beschichten
    2
    Lasereinrichtung
    3
    Laserstrahl
    4
    Zuführeinrichtung
    5
    Schweißzusatzwerkstoff
    6
    Werkzeugfutter
    7
    Werkstück
    8
    Oberfläche
    9
    Zustellaktorik
    10
    Steuervorrichtung
    11
    Abstand
    12
    Laser-Fokus
    13
    Pulver-Fokus
    14
    Messvorrichtung
    15
    Punkt
    16
    Justiereinrichtung
    17
    Muster
    18
    Verschleißmarke
    19
    Logo
    20
    Funktionsabrundung
    21
    Wasserabführkanal
    22
    Steuereinrichtung
    23
    Erhebungsmuster
    24
    Vertiefungsmuster
    25
    Abweichung
    26
    Maschinen-Koordinatensystem
    27
    Computer
    28
    Rotationsachse
    29
    Rotationsantrieb
    30
    Beschichtungseinheit
    31
    Horizontalsteller
    32
    Vertikalsteller
    33
    Aktorik-Koordinaten
    34
    Prozessor
    35
    Speicher
    36
    erste Justiereinheit
    37
    zweite Justiereinheit
    38
    Beschichtungsareal
  • 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 102011100456 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Vorrichtung (1) für ein Laser-Beschichtungsverfahren, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine Lasereinrichtung (2) zum Ausgeben eines Laserstrahls (3); - eine Zuführeinrichtung (4) zum Zuführen zumindest eines Schweißzusatzwerkstoffs (5); und - ein Werkzeugfutter (6) zum Fixieren eines Werkstücks (7) mit einer zu beschichtenden Oberfläche (8); - eine Zustellaktorik (9), mittels welcher für ein Beschichten eine relative Zustellbewegung der Lasereinrichtung (2), der Zuführeinrichtung (4) und des Werkzeugfutters (6) zueinander ausführbar ist; und - eine Steuervorrichtung (10) zum Steuern des Beschichtungsprozesses auf der zu beschichtenden Oberfläche (8) eines in dem Werkzeugfutter (6) fixierten Werkstücks (7), wobei die Lasereinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, mit über die Zuführeinrichtung (4) zugeführtem Schweißzusatzwerkstoff (5) die zu beschichtende Oberfläche (8) zu beschichten, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, synchronisiert zu der Zustellbewegung der Zustellaktorik (9) die Beschichtungsdicke auf der zu beschichtenden Oberfläche (8) lokal zu alternieren.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Schweißzusatzwerkstoff (5) pulverförmig zugeführt wird und synchronisiert zu der Zustellbewegung der Zustellaktorik (9) ausgegeben wird.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei eine Veränderung der Beschichtungsdicke erzielbar ist, mittels zumindest einer der folgenden Maßnahmen: - Verändern der Zustellbewegung, bevorzugt deren Geschwindigkeit, der Zustellaktorik (9); - Verändern der abgegebenen Leistungsabgabe der Lasereinrichtung (2); - Verändern des Abstands (11) zwischen der zu beschichtenden Oberfläche (8) und einem Laser-Fokus (12) der Lasereinrichtung (2); und - Verändern des Abstands (11) zwischen der zu beschichtenden Oberfläche (8) und einem Pulver-Fokus (13) der Zuführeinrichtung (4).
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) weiterhin aufweist: - eine Messvorrichtung (14) zum Erfassen von Koordinaten eines Punkts (15) auf einer zu beschichtenden Oberfläche (8) eines in dem Werkzeugfutter (6) fixierten Werkstücks (7); und - zumindest eine Justiereinrichtung (16) zum relativen Justieren der Lasereinrichtung (2) und der Zuführeinrichtung (4) zueinander.
  5. Gravierverfahren innerhalb eines Laser-Beschichtungsverfahrens mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend zumindest die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge: a. Bereitstellen eines in dem Werkzeugfutter (6) fixierten Werkstücks (7); b. mittels der Zustellaktorik (9), für ein Beschichten einer zu beschichtenden Oberfläche (8) des in dem Werkzeugfutter (6) fixierten Werkstücks (7) Beginnen einer relativen Zustellbewegung zwischen der Lasereinrichtung (2) und der Zuführeinrichtung (4) sowie dem in dem Werkzeugfutter (6) fixierten Werkstück (7); und c. mittels der Steuervorrichtung (10), zu der Zustellbewegung synchronisiertes Steuern einer lokal alternierenden Beschichtungsdicke, sodass die Oberfläche (8) des fixierten Werkstücks (7) mit einem vorgegebenen Muster (17) auf der zu beschichtenden Oberfläche (8) versehen wird.
  6. Gravierverfahren nach Anspruch 5, wobei mittels Schritt c. zumindest eines der folgenden Muster (17) geschaffen wird: - eine Verschleißmarke (18); - eine Kontaktspitze; - eine Struktur; - ein Logo (19); - eine Funktionsabrundung (20); und - ein Wasserabführkanal (21).
  7. Gravierverfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei das Gravierverfahren mit einer Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 ausgeführt wird, wobei das Gravierverfahren von der Steuereinrichtung (22) ausgeführt wird und weiterhin zumindest die folgenden Schritte umfasst: i. mittels der Zustellaktorik (9), mit der Lasereinrichtung (2) Anfahren eines vorbestimmten Punkts (15) auf einer Oberfläche (8) des in dem Werkzeugfutter (6) fixierten Werkstücks (7) und dort verbleiben; ii. mittels der Zustellaktorik (9), mit der Zuführeinrichtung (4) für den Schweißzusatzwerkstoff (5) Anfahren des vorbestimmten Punkts (15) auf der Oberfläche (8) des fixierten Werkstücks (7); iii.nach Schritt i. mittels der Lasereinrichtung (2), Ermitteln der relativen Lage von seinem Laser-Fokus (12) zu dem Punkt (15) auf der Oberfläche (8) des fixierten Werkstücks (7); iv.nach Schritt ii. und iii. Anzeigen der in Schritt iii. ermittelten relativen Lage des Laser-Fokus (12), sodass mittels der Justiereinrichtung (16), die Zuführeinrichtung (4) für Schweißzusatzwerkstoff (5) relativ zu der angezeigten relativen Lage des Laser-Fokus (12) und damit relativ zu dem Laser-Fokus (12) justierbar ist.
  8. Gravierverfahren nach Anspruch 7, wobei in Schritt iii mittels der Lasereinrichtung (2) ein Erhebungsmuster (23) auf der zu beschichtenden Oberfläche (8) aufgebracht wird.
  9. Gravierverfahren nach Anspruch 7, wobei in Schritt iii mittels der Lasereinrichtung (2) ein Vertiefungsmuster (24) auf der zu beschichtenden Oberfläche (8) aufgebracht wird.
  10. Gravierverfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei in einem Schritt v. nach Schritt iii. und vor Schritt iv. der Laser-Fokus (12) justiert wird, indem in einem Unterschritt v.1 zum Feststellen einer Abweichung (25) mittels der Messvorrichtung (14) die Koordinaten des vorbestimmten Punkts (15) mit den Koordinaten der in Schritt iii. ermittelten relativen Lage, und bevorzugt in Schritt iv. angezeigten relativen Lage, des Laser-Fokus (12) verglichen werden, und indem in einem Unterschritt v.2 gemäß der in Unterschritt v.1 festgestellten Abweichung (25) mittels der Zustellaktorik (9) und/oder mittels der Justiereinrichtung (16) der Laser-Fokus (12) relativ zu einem festen Maschinen-Koordinatensystem (26) der Vorrichtung (1) justiert wird.
DE102022121926.7A 2022-08-30 2022-08-30 Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren Granted DE102022121926A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022121926.7A DE102022121926A1 (de) 2022-08-30 2022-08-30 Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022121926.7A DE102022121926A1 (de) 2022-08-30 2022-08-30 Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022121926A1 true DE102022121926A1 (de) 2024-02-29

Family

ID=89844315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022121926.7A Granted DE102022121926A1 (de) 2022-08-30 2022-08-30 Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022121926A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6046426A (en) 1996-07-08 2000-04-04 Sandia Corporation Method and system for producing complex-shape objects
US7043330B2 (en) 2002-10-31 2006-05-09 Ehsan Toyserkani System and method for closed-loop control of laser cladding by powder injection
DE102011100456A1 (de) 2011-05-04 2012-11-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Extremes Hochgeschwindigkeitslaserauftragsschweißverfahren
DE102018202203A1 (de) 2018-02-13 2019-08-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung zur Justierung einer Pulverströmung in Bezug zur mittleren Längs-achse eines Energiestrahls
DE102019132191A1 (de) 2019-11-27 2021-05-27 HPL Technologies GmbH Vorrichtung zum Laserauftragschweißen mit mehreren Laserauftragschweißköpfen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6046426A (en) 1996-07-08 2000-04-04 Sandia Corporation Method and system for producing complex-shape objects
US7043330B2 (en) 2002-10-31 2006-05-09 Ehsan Toyserkani System and method for closed-loop control of laser cladding by powder injection
DE102011100456A1 (de) 2011-05-04 2012-11-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Extremes Hochgeschwindigkeitslaserauftragsschweißverfahren
DE102018202203A1 (de) 2018-02-13 2019-08-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung zur Justierung einer Pulverströmung in Bezug zur mittleren Längs-achse eines Energiestrahls
DE102019132191A1 (de) 2019-11-27 2021-05-27 HPL Technologies GmbH Vorrichtung zum Laserauftragschweißen mit mehreren Laserauftragschweißköpfen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10148967B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Gegenstandes
DE102005021640B4 (de) Maschine zur Bearbeitung von optischen Werkstücken, insbesondere von Kunststoff-Brillengläsern
EP3166747B1 (de) Verfahren zur herstellung einer werkstückfläche an einem stabförmigen werkstück
DE102009044316B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Fläche und/oder einer Kante an einem Rohling sowie Laserbearbeitungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102015202347A1 (de) Bestrahlungseinrichtung, Bearbeitungsmaschine und Verfahren zum Herstellen einer Schicht eines dreidimensionalen Bauteils
WO2017158035A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum entzundern eines werkstücks
EP0331794A2 (de) Bearbeitungseinrichtung für Werkstücke
DE102016225602B3 (de) Verfahren zur Bearbeitung einer Schneidplatte sowie entsprechende Vorrichtung zur Bearbeitung einer Schneidplatte
WO2021180257A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum herstellung und nachbearbeiten von schichten aufgetragen durch laserauftragschweissen
DE102012217766B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Dampfdruck-Abtragschneiden eines metallischen Werkstücks
EP2136958A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur werkstückbearbeitung
WO2021047821A1 (de) MATERIALABSCHEIDUNGSEINHEIT MIT MEHRFACHER MATERIALFOKUSZONE SOWIE VERFAHREN ZUM AUFTRAGSCHWEIßEN
DE102019132192A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Optimierung der Schichtdickenverteilung beim Laserauftragschweißen
EP1625911B1 (de) Drahtbonder mit einer Kamera, einer Bildverarbeitungseinrichtung, Speichermittel und Vergleichermittel und Verfahren zum Betrieb eines solchen
WO2019081381A1 (de) Bestrahlungseinrichtung, bearbeitungsmaschine und verfahren zum bestrahlen eines ebenen bearbeitungsfeldes
DE102022121926A1 (de) Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren
DE102022105913A1 (de) Vorrichtung für ein Laser-Beschichtungsverfahren
DE10324439B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Gesenks
DE102007045607A1 (de) Verfahren zum Honen der Innenfläche einer Bohrung und Honwerkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens
WO2023116983A1 (de) Vorrichtung zum beschichten von einem werkstück mit einer lasereinrichtung
DE102018114635B4 (de) Einrichtung und Verfahren zur Herstellung von Metallteilen
DE202023002714U1 (de) Vorrichtung zum Laserbeschichten
EP2668038B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung eines zylindrischen werkstücks mit mindestens einem laserstrahl
DE202006005710U1 (de) Maschine zur Bearbeitung von optischen Werkstücken, insbesondere von Kunststoff-Brillengläsern
DE3121697A1 (de) Verfahren zum herstellen eines konischen werkzeugteiles durch funkenerosives drahtschneiden

Legal Events

Date Code Title Description
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: HEMPFING PATENTANWAELTE PARTMBB, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division