Laserauftragsschweißen vs. EMPT und Sputter: Beschichtungstechnologien im Vergleich

Die Leistungsfähigkeit von Gleitlagern hängt entscheidend von der Qualität und Art des Lagermaterials ab. Miba hat sich in den letzten Jahren intensiv mit innovativen Beschichtungstechnologien für Lagermaterialien beschäftigt.

Dabei haben sich verschiedene Verfahren etabliert. Eines davon ist das Laserauftragsschweißen. Das ist ein thermisches Verfahren, das durch hohe Präzision und große Flexibilität überzeugt.

In diesem Artikel stellen wir unterschiedliche Beschichtungstechnologien vor und vergleichen ihre Eigenschaften sowie Einsatzmöglichkeiten.

Was ist Laserauftragschweißen?

Das Laserauftragschweißen ist ein innovatives Verfahren zur generativen Beschichtung von Oberflächen. Aufgrund seiner Flexibilität stellt es eine effiziente Alternative zu den gängigen Gießverfahren dar.

Als Energiequelle dient ein Laserstrahl, der über optische Komponenten auf die Bauteiloberfläche fokussiert wird. Durch das kontinuierliche Zuführen des pulverförmigen oder drahtförmigen Lagerwerkstoffs bildet sich ein lokales Schmelzbad auf der Bauteiloberfläche aus. Bei dessen Erstarrung entsteht eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Grundwerkstoff. Durch ein spur- bzw. schichtweises Aufschweißen lassen sich beliebige Schichthöhen erzeugen. Beim Laserauftragschweißen können abhängig vom Werkstoff Auftragsraten bis zu 18kg/h erzielt werden.

Dank seiner Vielseitigkeit eignet sich das Laserauftragschweißen für nahezu jede Geometrie und eine Vielzahl verschiedener Werkstoffe sowohl in der Gleitlagerproduktion als auch darüber hinaus. 

 

Typische Merkmale:

  • Werkstoffkombinationen: Gängige Lagerwerkstoffe lassen sich schweißtechnisch verarbeiten.
  • Schichtdicken: Von wenigen Zehntelmillimetern bis hin zu mehreren Millimetern.
  • Sehr gute Haftfestigkeit: Da es zu einer gezielten Aufschmelzung der Substratoberfläche kommt.
  • Ressourcenschonung: Das Verfahren ist besonders materialeffizient.

 

Dank geringer Nachbearbeitungsaufwände eignet sich das Laserauftragschweißen besonders für kleine und mittlere Losgrößen, individuelle Geometrien und die Wiederaufbereitung von Bauteilen.

Admos Gleitlager

Admos Gleitlager ist Teil der Miba Group und nutzt das Laserauftragschweißen gezielt zur Beschichtung von Gleitlagerschalen,Wellen in Planetengetrieben, Anlaufringen, Axialsegmenten und anderen rotationssymmetrischen Bauteilen. Dabei werden vorwiegend Bronzelegierungen und Weißmetalllegierungen auf Stahlkörper aufgebracht, um hochbelastbare, gleitfähige und verschleißfeste Oberflächen zu erzeugen. 

Alternative Beschichtungstechnologien im Vergleich

Neben dem Laserauftragschweißen gibt es weitere Verfahren zur funktionellen Beschichtung von Gleitlagern, allen voran die elektromagnetische Puls-Technologie (EMPT) und die PVD-Technologie für Sputterlager. Beide bieten spezifische Vorteile, die sie für bestimmte Anwendungen besonders interessant machen.

 

EMPT – Elektromagnetische Puls-Technologie

Bei der elektromagnetischen Puls-Technologie wird ein stromleitender Werkstoff mittels eines starken elektromagnetischen Impulses beschleunigt und formschlüssig mit einem Trägermaterial verbunden. Im Gegensatz zum Laserauftragsschweißen, das mit thermischer Energie arbeitet, basiert dieses Verfahren auf einem rein mechanischen Wirkprinzip ganz ohne Wärmeeinbringung.

 

Vorteile der EMPT-Beschichtung:

  • Keine Wärmeeinbringung: Ideal für empfindliche Werkstoffe oder Bauteile mit eng tolerierten Geometrien
  • Form- und kraftschlüssige Verbindung: Hohe Belastbarkeit und zuverlässiger Schichtverbund
  • Direkte Applikation auf zylindrische Flächen: Besonders geeignet für Serienbauteile wie z. B. Wellen in Planetengetrieben (z. B. Windkraft)
  • Recycling-fähig: Wiederbeschichtung bereits verwendeter Komponenten möglich

 

Miba nutzt EMPT z. B. zur Herstellung von Crimped Bearings mit hoher Leistungsdichte bei reduziertem Bauraum und Materialeinsatz.

Sputterlager – PVD-Technologie

 

Sputterlager basieren auf einem physikalischen Gasphasenabscheidungsprozess, bei dem Material aus einer Targetquelle gelöst und auf das Werkstück abgeschieden wird. Das Verfahren erzeugt extrem dünne, gleichmäßige und dichte Beschichtungen.

 

Vorteile der Sputterlager-Technologie:

  • Höchste Oberflächenqualität mit gleichmäßiger Schichtdicke im Mikrometerbereich
  • Exzellente Verschleißfestigkeit bei geringen Reibwerten
  • Keine Gratbildung oder Schweißverzug
  • Ideal für Präzisionslager, etwa in der Luft- und Raumfahrt oder Medizintechnik

 

Generelle Vorteile von Beschichtungstechnologien gegenüber konventionellen hydrodynamischen Gleitlagern –  Kundennutzen im Überblick:

  • Minimierter Bauraum
  • Signifikante Gewichtsreduzierung
  • Verbesserte Leistungsdichte
  • Insgesamt kompaktes Systemdesign

Welche Technologie ist wann sinnvoll?

Die Wahl des richtigen Beschichtungsverfahrens hängt stark von den Anforderungen an das Gleitlager und die Bauteilgeometrie sowie von Produktionsbedingungen ab. Es gibt keine „Einheitslösung“, denn jede Technologie hat ihre spezifischen Stärken. Wir unterstützen gerne dabei, die passen Lösungen für die entsprechende Anwendung zu finden.

Laserauftragschweißen

  • Empfohlen für:
    • Reparatur oder Neubeschichtung von Lagerkörpern
    • Losgrößen ab Einzelstück bis Serie
  • Stärken:
    • Flexibel, präzise, material- und energiesparend, 
    • Sehr gute Reproduzierbarkeit
  • Grenzen: Wärmeeinfluss kann bei dünnwandigen Bauteilen kritisch sein

EMPT (elektromagnetische Puls-Technologie)

  • Empfohlen für:
    • Serienanwendungen mit hoher Reproduzierbarkeit
    • Bauteile mit empfindlicher Geometrie oder thermischen Restriktionen
    • Direkte Verbindung von Lagerbuchse und Welle (z. B. Crimped Bearings)
  • Stärken:
    • Kaltumformung ohne thermischen Verzug
    • Sehr robust und belastbar
  • Grenzen: Höherer Investitionsaufwand, weniger flexibel für Einzelstücke

Sputterlager

  • Empfohlen für:
    • Präzisionslager
    • Anwendungen mit extrem glatten, dünnen Schichten
    • Hochpräzise Märkte wie Luftfahrt, Halbleiter oder Medizintechnik
  • Stärken:
    • Hervorragende Oberflächenqualität, sehr gleichmäßig
  • Grenzen: Begrenzte Schichtdicke, hoher Anlagen- und Prozessaufwand

Laserauftragsschweißen, EMPT oder Sputter? Ein Fazit für die Praxis

Ob bei der Neufertigung oder im Reengineering: Die Wahl der passenden Beschichtungstechnologie entscheidet maßgeblich über die Lebensdauer, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit eines Gleitlagers.

Das Laserauftragschweißen überzeugt durch Präzision, Flexibilität und Materialeffizienz.

 

EMPT bietet eine innovative Alternative für thermisch sensible oder besonders kompakte Bauteile, während Sputterlager ihre Stärken in hochpräzisen Nischenmärkten ausspielen.

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