Zur Bearbeitung von Naturstein wie Marmor oder Granit werden Sägeblätter mit verschleißfesten Diamant-Schneidsegmenten eingesetzt. Bei Beschädigung oder Verschleiß müssen die Schneidsegmente ausgetauscht werden. In der Regel wird hierfür das gesamte Sägeblatt in eine Werkstatt geschickt. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) und das Institut für Werkzeugforschung und Werkstoffe (IFW) aus Remscheid haben nun eine mobile laserbasierte Prozesskette entwickelt, mit dem die Schneidsegmente an das Stammblatt geklebt und schadlos wieder abgelöst werden können.
Bisher werden die angelöteten Schneidsegmente thermisch abgetrennt, die Lötverbindung entsprechend vorbereitet und die neuen Schneidsegmente wieder an das Stammblatt gelötet. Durch die thermische Belastung beim Löten kommt es zu Planlaufabweichungen (Verzug) und einer ungünstigen Spannungsverteilung im Sägeblatt. In Konsequenz wird die Schnittqualität schlechter und der Schnittverlust steigt. Daher müssen die Sägeblätter in zusätzlichen Prozessschritten gerichtet und vorgespannt werden.
Laser für alle Prozessschritte
Mithilfe des Lasers und der Klebtechnik wurde am LZH und am IFW eine laserbasierende Prozesskette zur Herstellung von geklebten Sägeblättern entwickelt. Die Sägeblätter werden hierbei durch die Laserstrahlung nicht bzw. kaum thermisch belastet, sodass für die Wiederbestückung bestenfalls die Prozesse des Spannens und Richtens entfallen können. Im Idealfall ist die Wiederbestückung eines Sägeblattes beliebig oft wiederholbar.
Die entwickelte laserbasierte Prozesskette zur Erst- und Wiederbestückung von Sägeblättern beinhaltet vier Schritte: Zunächst werden die Oberflächen der Segmente und des Stammblatts zur Vorbereitung mit einem gepulsten Lasersystem strukturiert. Die Segmente werden dann mit einem Einkomponenten-Epoxidharzklebstoff an das Stammblatt geklebt, dieser wird mit einem kontinuierlich emittierenden cw-Lasersystem thermisch ausgehärtet. Nach Erreichen der Lebensdauer der Segmente können diese durch ein cw-Lasersystem thermisch vom Stammblatt gelöst werden. Die Oberfläche des Fügepaars wird dann durch ein gepulstes Lasersystem von restlichem Klebstoff und Verunreinigungen gesäubert. Anschließend kann das Stammblatt neu bestückt werden.
Vor Ort neu bestücken
Das LZH hat zur Demonstration eine mobile Einheit entwickelt, mit der die Neubestückung direkt beim Anwender durchgeführt werden kann. Ein so geklebtes Sägeblatt wurde bereits erfolgreich zum Schneiden von Granit eingesetzt.
Vorteile des Klebens
Kleben hat im Gegensatz zum Löten viele Vorteile. Hierzu zählen ein geringer bzw. kein thermischer Verzug, das Fehlen von Anlauffarben, eine homogene Spannungsverteilung in der Fügezone mit einer relativ hohen Festigkeit sowie eine hohe Schwingungsdämpfung.
Das IGF-Vorhaben 17120 N der Forschungsvereinigung Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e.V. (FGW) wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Die kurze Zusammenfassung der Forschungsergebnisse können auf den Webseiten der FGW Remscheid oder des LZH heruntergeladen werden.
Der Abschlussbericht kann bei der Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e.V., Papenberger Str. 49, 42859 Remscheid, www.fgw.de, angefordert werden.
Zu der Pressemitteilung gibt es drei Bilder und ein Video.
Bildunterschrift Bild 1: Der innovative laserbasierte Klebprozess könnte zukünftig das Löten bei der Wiederbestückung von Sägeblättern ablösen. (Foto: LZH)
Bildunterschrift Bild 2: Schema des Prozesses zum Laserkleben. (1) Ablösen des verschlissenen Schneidsegments, (2) Reinigen der Oberfläche von Klebstoffresten, (3) Oberflächenpräparation, (4) Aushärten des Klebstoffes. (Grafik: LZH)
Bildunterschrift Bild 3: Die Demonstrationseinheit vereint alle Laserprozesse zur Herstellung von geklebten Sägeblättern. (Foto: LZH)
Videounterschrift Video 1: Kleben mit dem Laser (Video: LZH)
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Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen über 170 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am LZH.
Der Fokus des LZH liegt auf den Bereichen Optische Komponenten und Systeme, Optische Produktionstechnologien und Biomedizinische Photonik. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Naturwissenschaftlern und Maschinenbauern ermöglicht innovative Ansätze für Herausforderungen verschiedenster Bereiche: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizintechnik oder den Leichtbau im Automobilsektor. 17 Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie.