11.03.2026
Forschung
Technologien
Das Fraunhofer ILT und Cailabs arbeiten in einer Entwicklungspartnerschaft daran, das Draht-Laserstrahlauftragschweißen für anspruchsvolle industrielle Anwendungen weiterzuentwickeln. Cailabs bringt dafür einen neuen, kompakten Prozesskopf auf Basis seiner MPLC-Strahlform ein, der weniger als fünf Kilogramm wiegt und Laserleistungen von über zwölf Kilowatt ermöglicht. Die Kombination aus Kompaktheit, hoher Leistung und präziser Strahlform gab es in dieser Form bisher nicht. Das Fraunhofer ILT entwickelt und qualifiziert darauf aufbauend passende Prozessparameter für unterschiedliche Bauteilgeometrien und Einsatzfälle.
Bei vielen industriellen Prozessen dient Draht als Zusatzmaterial, um Bauteile und Komponenten aufzubauen, zu fügen oder zu reparieren. Als Zusatzwerkstoff eignet sich Draht unter anderem deshalb, weil er im Vergleich zu Pulver sauber und sicher zu handhaben ist und sich zugleich präzise steuern lässt. Draht ist in vielen Fällen auch günstiger und es lassen sich Werkstoffe verarbeiten, die in Pulverform nicht verfügbar sind. In der Praxis waren Draht-Auftragsköpfe jedoch oft komplex aufgebaut und deutlich schwerer als Pulverköpfe. Das hat den Einsatz erschwert, vor allem wenn ein Kopf bewegt oder nah an Bauteilkonturen geführt werden sollte.
Nun bauen das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT und das französische Unternehmen Cailabs, ihre Zusammenarbeit im Draht-Laserstrahlauftragschweißen aus. Cailabs bringt dafür den Prozesskopf Canunda-DED auf Basis ihrer Multi-Plane Light Conversion (MPLC)-Technik ein. Dieses koaxiale Strahlformungsprinzip verteilt die Laserleistung kontrolliert und reproduzierbar um den Draht herum. So lässt sich der Energieeintrag präzise steuern, auch bei hohen Leistungen.
Das Fraunhofer ILT entwickelt darauf aufbauend geeignete Prozessparameter und qualifiziert das System für verschiedene Anwendungen aus unterschiedlichen Industriebranchen. Die präzise Strahlform unterstützt dabei eine konstante Energieeinbringung in den Draht. So lassen sich gleichmäßige Aufträge auch in Bereichen umsetzen, in denen feine Konturen oder lokal begrenzte Materialaufträge gefragt sind.
Kompakter Prozesskopf für industrielle Anwendungen
Ziel der Zusammenarbeit ist ein kompakter Kopf mit einem Gewicht unter fünf Kilogramm, also leicht genug, um ihn direkt auf einen Roboterarm zu setzen. Damit kann der Kopf sauber in bestehende Anlagen integriert werden. Gleichzeitig wollen die Partner den Einsatz deutlich höherer Laserleistungen von über zwölf Kilowatt ermöglichen. Nicht nur, um die Bearbeitung größerer Bauteile zu erleichtern, sondern auch die Fertigung zu beschleunigen.
Prozesswissen trifft auf präzise Strahlform
In vielen industriellen Anwendungen, etwa in der Turbinen- oder Werkzeugreparatur, sind Aufträge mit sehr kleinen Details gefragt. Mit der neuen Strahlform und dem Prozess-Know-how des Fraunhofer ILT sollen Strukturen mit einer Breite von weniger als einem Millimeter möglich werden; ein wichtiger Schritt hin zu präzisen Reparaturen und Hybridfertigung mit hoher Auflösung.
„Wir haben schon in früheren Projekten, Draht-Auftragsverfahren für kritische Anwendungen entwickelt, etwa für Luft- und Raumfahrt, Energietechnik und Werkzeugbau“, sagt Dr. Thomas Schopphoven, Abteilungsleiter Laserauftragschweißen (LMD) am Fraunhofer ILT. Diese Erfahrung fließt direkt in die Prozessführung, die Materialauswahl und die Analyse der Schmelzbad-Dynamik ein.
Das Expertenteam um Thomas Schopphoven arbeitet derzeit daran Parameterräume mit Hilfe von physikalischen Simulationen für unterschiedliche Bearbeitungssituationen auszulegen. Dazu gehören die Abstimmung von Einstellungen wie etwa Drahtvorschub, -dicke, Laserleistung und Fahrweg für diverse Werkstoffe. Parallel wird die robotergeführte Anlagenumgebung eingerichtet, in der der Canunda-DED-Kopf später erprobt wird.
Neue Freiheit am Roboterarm
Cailabs aus Rennes gehört zu den führenden Spezialisten für die gezielte Form von Laserlicht. Bei der MPLC-Technik lenken mehrere flache Phasenstufen den Strahl so, dass er eine klare und stabile Form erhält. Diese Methode hat sich in Bereichen bewährt, in denen es auf hohe Strahlqualität ankommt, beispielsweise in der Luftfahrt, in der optischen Datenübertragung und in industriellen Laserprozessen. Sie gilt als verlustarm, robust und sehr stabil, auch bei hohen Leistungen.
Weil der neue Kopf kompakt bleibt, kann er direkt auf einen Roboterarm installiert werden. Das eröffnet neue Spielräume: Damit erreichen Robotersysteme und Produktionsstraßen Stellen, die bisher fest installierte Auftragsköpfe nur schwer bearbeiten konnten wie Reparaturzonen kleiner Komponenten.
Die beiden Partner bereiten derzeit die Erprobung des Systems in ersten Versuchsaufbauten vor. Dabei geht es vor allem darum, das Zusammenspiel aus Strahlform, Drahtvorschub und Fahrweg so abzustimmen, dass der Prozess auch im Dauerbetrieb stabil bleibt. Parallel dazu läuft die Vorbereitung für Anwendungen in realen Fertigungsumgebungen, etwa bei Reparaturen mit komplexen Bauteilgeometrien oder beim gezielten Aufbau feiner Kanten.
AKL – International Laser Technology Congress
Aktuelle Entwicklungen der Lasertechnik werden auf dem 15. AKL – International Laser Technology Congress vom 22. bis 24. April 2026 in Aachen vorgestellt. Der Kongress bringt Fachleute aus Industrie und Forschung zusammen, um Trends und aktuelle Themen der Laserproduktion zu diskutieren. Im Rahmen des Konferenzprogramms wird auch Cailabs einen Fachvortrag beitragen.
(Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT)
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