Ende 1974 meldete Gnanamuthu von ACVO EVERETT RES LABINC das weltweit erste Patent für das Laserstrahl-Auftragschweißen (US3952180A) an, das den Vorhang für die Grundlagenforschung zur Laserstrahl-Auftragschweißtechnik öffnete.
Aufgrund der vielen Vorteile wie geringe Verdünnungsrate, geringe Wärmezufuhr und eine breite Palette von Materialien hat die Laserstrahl-Auftragschweißtechnologie viele verschiedene Arten von industriellen Anwendungen hervorgebracht und wird in verschiedenen Bereichen der additiven Fertigung, der Nachbearbeitung und der Oberflächentechnik eingesetzt.
Je nach Art des zu schmelzenden Materials und der Form der Kopplung zwischen dem Material und dem Laserstrahl lassen sich die gängigen Laserschmelztechnologien in die koaxiale Pulverzufuhr-Laserschmelztechnologie, die Seitenachsen-Pulverzufuhr-Laserschmelztechnologie (auch seitliche Pulverzufuhr-Laserschmelztechnologie genannt) und die Hochgeschwindigkeits-Laserschmelztechnologie (auch Ultra-Hochgeschwindigkeits-Laserschmelztechnologie genannt) unterteilen.
Koaxiale Pulverbeschichtung Laser-Beschichtungstechnologie
Bei der koaxialen Pulverbeschichtungstechnologie werden im Allgemeinen ein Halbleiterfaserausgangslaser und ein scheibenförmiger, luftgetragener Pulverzuführer verwendet. Der Beschichtungskopf verfügt über ein kreisförmiges Punktschema mit zentralem Lichtaustritt, eine kreisförmige Pulverzuführung oder mehrere Pulverzuführungen um den Strahl herum und einen speziellen Schutzluftkanal, in dem sich der Pulverstrahl, der Lichtstrahl und der Schutzluftstrom in einem Punkt kreuzen. In diesem Brennpunkt bildet sich während des Beschichtungsvorgangs das Schmelzbad, und die Beschichtungsschicht wird durch die Relativbewegung von Beschichtungskopf und Werkstück auf der Oberfläche des Werkstücks gebildet.
Seitliche Pulverzufuhr Laser-Auftragschweißtechnologie
Die Laserschmelztechnologie mit seitlicher Pulverzufuhr wird auch als Laserschmelztechnologie mit seitlicher Pulverzufuhr bezeichnet, bei der im Allgemeinen ein Halbleiter-Direktausgangslaser oder ein Halbleiter-Faserausgangslaser und ein Schwerkraft-Pulverzuführer verwendet werden. Der Schmelzkopf arbeitet mit einem rechteckigen Punkt und einem Breitband-Pulverzuführungssystem mit seitlicher Achse. Wenn der Beschichtungskopf arbeitet, wird das Legierungspulver durch die Pulverzufuhrdüse zur Voreinstellung an die Werkstückoberfläche geliefert. Durch die Relativbewegung des Beschichtungskopfes und des Werkstücks tastet der rechteckige Laserstrahl das voreingestellte Legierungspulver ab und schmilzt es zu einem Schmelzbad, das nach dem Abkühlen eine Beschichtungsschicht bildet.
Ultrahochgeschwindigkeits-Laser-Auftragschweißtechnik
Die Ultrahochgeschwindigkeits-Laserschmelztechnologie ist eine neue Art der Laserschmelztechnologie, die vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik in Deutschland entwickelt wurde und seit 2017 in China gefördert und angewendet wird. Die Ultrahochgeschwindigkeits-Laserschmelztechnologie verwendet einen Halbleiter-Faserausgangslaser oder einen Faserlaser mit besserer Strahlqualität, einen präzisionsgefertigten Hochgeschwindigkeits-Laserschmelzkopf und einen Bewegungsmechanismus mit hoher Rotationsgeschwindigkeit oder Bewegungsgeschwindigkeit. Die Kopplung des Laserstrahls mit dem Pulverstrahl und dem Inertgasstrom ist genau so ausgelegt, dass ein Teil der Laserenergie zur Erwärmung des Pulverstrahls verwendet wird, während der andere Teil des Laserstrahls, der den Pulverstrahl durchdringt, das Substrat erwärmt, und das Pulver wird aufgeschmolzen oder auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt, bevor es in das Schmelzbad gelangt, wodurch die für das Pulverschmelzen erforderliche Zeit verkürzt wird. Laserstrahl-Auftragschweißen (bis zu 2m/min).