Wir freuen uns Ihnen an unserem Stand auf der Hannover Messe eine Vielzahl von Exponaten zu verschiedenen Themenfeldern zu präsentieren.
Im Projekt AI-SLAM hat das Fraunhofer ILT eine innovative, KI-gestützte Lösung entwickelt, um stark beanspruchte Bergbauwerkzeuge wie Baggerschaufeln, Meißel oder Steinebrecher effizient und ressourcenschonend zu reparieren. Statt abgenutzte Bauteile auszutauschen, setzt das Institut auf Laserauftragschweißen (LMD). Dabei wird ein Metallpulver mittels Laserstrahl lokal aufgeschmolzen und Schicht für Schicht aufgetragen, bis die ursprüngliche Kontur wiederhergestellt ist. Für zusätzliche Härte wird Edelstahl bei 1300 °C aufgetragen und gleichzeitig mit Wolframkarbidpartikeln verstärkt. Diese bilden beim Abkühlen eine extrem widerstandsfähige Schutzschicht gegen Verschleiß und Korrosion.
Die Herausforderung lag vor allem in der optimalen Abstimmung von über 150 Prozessparametern, wie der Mischung aus Stahl und Karbid, der Laserleistung oder der Bahnführung. Zu viele Karbidpartikel machen die Schicht spröde, zu viel Edelstahl reduziert die Härte.
Hier kommt Künstliche Intelligenz ins Spiel: Die Expertinnen und Experten des Fraunhofer ILT entwickelten eine mehrstufige KI, die den gesamten Reparaturprozess automatisiert. Ein Linienlaser mit CMOS-Kamera erfasst zunächst die abgenutzte Kontur des Werkzeugs und vergleicht sie mit der Originalform. Die KI berechnet daraufhin die Schichtdicke und -verlauf. Während der Beschichtung erkennt ein Kamerasystem Abweichungen in Echtzeit und passt die Parameter an. Das KI-Modul wurde in die Bediensoftware OpenARMS des Partners BCT integriert.
Durch die Automatisierung wird der Reparaturprozess deutlich schneller, fehlerfreier und entlastet das Bedienpersonal. Projektpartner sind u. a. der National Research Council Canada, die McGill University und der KI-Spezialist Braintoy.
Angesichts steigender Anforderungen an Rohrleitungen für den Transport zukunftsweisender Energieträger wie Wasserstoff, Ammoniak und Flüssigerdgas wächst der Bedarf an hochlegierten Werkstoffen. Der Bau kilometerlanger Rohrleitungen aus diesen teuren Materialien stellt jedoch eine erhebliche finanzielle und ressourcenbedingte Hürde für den europäischen Energieinfrastrukturausbau dar.
Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT hat mit dem Extremen Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) ein Verfahren entwickelt, das diesen Herausforderungen begegnet. Mittels EHLA kann der Innendurchmesser von Rohren mit einer dünnen metallischen Schutzschicht versehen werden. Dies ermöglicht den Einsatz kostengünstiger, niedriglegierter Grundwerkstoffe. Die wirtschaftlich attraktive Beschichtung sorgt gleichzeitig für Korrosionsschutz, erhöht die Verschleißbeständigkeit und schützt vor Wasserstoffversprödung. Insbesondere erlaubt das Verfahren auch die Nachrüstung bestehender Rohrleitungen, wodurch die Infrastruktur an die Anforderungen nachhaltiger Energieträger angepasst werden kann.
Auf der Hannover Messe 2025 stellt das Fraunhofer ILT die EHLA-Technologie anhand eines Exponats vor: Ein aufgetrenntes Rohr mit Innenbeschichtung sowie die speziell entwickelte EHLA-Bearbeitungsoptik werden als Demonstrator präsentiert. Besucherinnen und Besucher können die Technologie und ihre Funktionsweise unmittelbar erleben. Digitale Inhalte auf begleitenden Monitoren liefern ergänzende Informationen zu den Anwendungen der EHLA-Innenbeschichtung.
Der Nutzen der EHLA-Technologie liegt in der kosteneffizienten und ressourcenschonenden Herstellung von Rohrleitungen. Neben dem Einsatz im Wasserstofftransport eignet sich die Lösung auch für die Chemie- und Lebensmittelindustrie. Dort kann sie Rohre aus Vollmaterial ersetzen und so Kosten und Ressourcen sparen. Darüber hinaus verlängert die Beschichtung die Lebensdauer bestehender Rohrleitungen oder ermöglicht deren Anpassung an neue Einsatzbereiche.
Durch das am Fraunhofer ILT entwickelte, Kombinationsverfahren Simultaneous Machining and Coating (SMaC) kann die hauptzeitparallele Kombination des EHLA-Beschichtungsprozess mit einem subtraktiven Fertigbearbeitungsschritt umgesetzt und die Produktivität enorm gesteigert werden. Neben den wirtschaftlichen Vorteilen bietet das SMaC-Verfahren im Vergleich zur konventionellen Prozesskette auch technologische Vorzüge.
Die in dem Beschichtungsvorgang entstehende Prozesswärme führt zu einer Entfestigung des Werkstoffs und damit zu einer einfacheren Zerspanung. Dadurch ist eine werkzeugschonendere und schnellere Herstellung von Korrosions- und Verschleißschutzschichten sowie funktionaler Oberflächen möglich. Insbesondere beim Auftragen andernfalls schwer zerspanbarer, hochfester Beschichtungswerkstoffe ergeben sich durch die SMaC-Technologie erhebliche Vorteile
Die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit in produzierenden Betrieben erfordert stetige Verbesserungen von Bauteilspezifikationen oder kosteneffiziente Prozessketten für Fertigung und Kreislaufwirtschaft. Eine Innovation in diesem Bereich stellt das Extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) dar. Dieses modifizierte Laserauftragschweißverfahren erhöht die Beschichtungseffizienz für Verschleiß- und Korrosionsschutz erheblich, da es hohe Vorschubgeschwindigkeiten (> 20 m/min) und die Verarbeitung schwer schweißbarer Materialien ermöglicht. Ursprünglich für rotationssymmetrische Bauteile entwickelt, hat das Fraunhofer ILT das Verfahren auf die 3D-Bearbeitung (EHLA3D) übertragen. Dies ermöglicht additive Fertigung, Freiformoberflächenbeschichtung und Reparaturen nicht-rotationssymmetrischer Bauteile bei gleichzeitig hohen Auftragsraten und feiner Strukturauflösung.
Durch den präzisen Wärmeeintrag können mit EHLA3D dünnwandige Strukturen mit Wandstärken < 1 mm sowie massive Volumina rissfrei und mit relativen Dichten > 99,5 % gefertigt werden – und das bei hoher Produktivität. Diese Eigenschaften erlauben die flexible Herstellung von Leichtbauelementen, etwa aus schwer schweißbaren Aluminiumlegierungen. Am Exponat zeigt sich dies an einem Aluminium-Flansch mit variablen Überhanggeometrien, der in weniger als einer Stunde aufgebaut wurde.
Die Vorteile von EHLA3D liegen in der Herstellung filigraner, dünnwandiger Bauteile, der Verarbeitung anspruchsvoller Werkstoffe sowie der endkonturnahen Fertigung. Dies eröffnet neue industrielle Anwendungsfelder wie:
EHLA3D trägt so zur Materialeinsparung, Funktionsoptimierung und nachhaltigen Ressourcennutzung bei.
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT