Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Laser Shock Peening (LSP) ist eine vielversprechende Alternative zum herkömmlichen Kugelstrahlen, um die Lebensdauer von Bauteilen zu erhöhen, insbesondere bei Ermüdungsbelastungen. Kugelstrahlen ist sehr wirtschaftlich, kann aber durch kleine Änderungen der Prozessparameter und Verschleiß zu unerwünschten Materialschwächungen führen. LSP nutzt hochintensive Laserpulse, die an der Bauteiloberfläche über Schockwellen plastische Verformung erzeugen und dadurch Druckeigenspannungen aufbauen, die eine Materialverfestigung bewirken.
Die werkstofftechnologischen Herausforderungen beim Einsatz von LSP liegen vor allem in der präzisen Steuerung der Prozessparameter wie Laserintensität, Pulslänge und Wiederholrate, um gezielt die gewünschten Druckeigenspannungen und Mikrostrukturänderungen an der Bauteiloberfläche zu erzeugen. Zudem muss die Homogenität des Eigenspannungsprofils über große Flächen sichergestellt werden, um lokale Schwachstellen zu vermeiden. Die schnelle Temperaturänderung durch den Puls kann unerwünschte Gefügeentwicklungen oder Spannungsrisse hervorrufen, die es zu kontrollieren gilt.
Zur Qualifizierung des LSP-Verfahrens für spezifische industrielle Anwendungen arbeiten die Fraunhofer-Institute IWM und IWS zusammen.
Das Fraunhofer IWS kombiniert UKP-Laserquellen mit Roboter- und Scannertechnologien für die dynamische und großflächige Bearbeitung.