Nach der Entdeckung der Lasertechnologie im Jahr 1960 zeigten die Präzision und Flexibilität von Lasern großes Potenzial für die Material- und Oberflächenbearbeitung. Aufgrund der hohen Anschaffungskosten und der geringen Effizienz von Laserstrahlquellen dauerte es bis in die 1980er Jahre, bis sich das Laserauftragschweißen industrieweit durchsetzte (Corbin et al. 2004). Es erwies sich als vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Lichtbogenschweiß- und Beschichtungsverfahren, da der begrenzte Wärmeeintrag zu einer geringen Verdünnung und einer Gesamtreduzierung von Defekten führt (Morgado und Valente 2018).

Im Kern handelt es sich beim Laserauftragschweißen um einen Laserschweißprozess, bei dem einzelne Schweißraupen ausgerichtet und auf einem Substratmaterial gestapelt werden. In seiner einfachsten Form dient es der Beschichtung von Metalloberflächen mit Metallen oder Karbiden. Typische Anwendungen sind die Verstärkung mechanischer Teile, die in abrasiven oder korrosiven Umgebungen eingesetzt werden (Lachmayer et al. 2018). Die Umhüllung von duktilem Rundmaterial mit einem harten und verschleißfesten Metall verbessert die tribologischen Eigenschaften von Zahnrädern und Lagern. Im Vergleich zu anderen Auftragschweißverfahren ist das laserbasierte Verfahren sehr flexibel und daher lohnt sich oft die höhere Investition für die Laserquelle. Die additive Fertigung mit Laserauftragschweißen entwickelte sich mit der Notwendigkeit der Reparatur abgenutzter Ziehsteine ​​für das Metallstanzen (Levy et al. 2003). Darüber hinaus ist die Verstärkung von Strukturen mit erhöhter Komplexität, die in der Automobilindustrie eingesetzt werden, möglich.

Im Allgemeinen gibt es Prozessköpfe für das Laserauftragschweißen in zwei unterschiedlichen Konfigurationen, die sich bei Füllmaterialien auf Draht- und Pulverbasis unterscheiden. Gleichzeitig können beide Systeme mit einer außeraxialen oder einer koaxialen Materialzufuhr ausgelegt werden (Lammers et al. 2018).

Bei reinen Beschichtungsanwendungen wird die Laser-Metallabscheidung typischerweise auf maximale Abscheidungsraten eingestellt. Daher werden der Laserbearbeitungszone außeraxial große Mengen an Draht- oder Pulverfüllmaterial zugeführt. Für anspruchsvolle Additivaufgaben mit höherer Auflösung ist ein koaxialer Pulver- oder Drahtdüsenaufbau erforderlich.

Einer der Hauptvorteile des Laserauftragschweißens für die additive Fertigung ist das große Bauvolumen, wobei einige Baukammern die Größe von mehreren Kubikmetern haben können. Die Möglichkeit, bestehende Freiformflächen zu ergänzen, ermöglicht die Kombination von konventioneller Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und spezieller additiver Fertigung Herstellung.

Fortschritte in der Prozessentwicklung ermöglichen nicht nur eine wechselnde Komplexität, sondern auch den Einsatz spezieller und sogar schwer schweißbarer Materialien. Das Laserauftragschweißen ist nicht nur auf Metalle beschränkt, auch Keramik oder Karbide können zum Dispergieren in Metalloberflächen verwendet werden, um 3D-gedruckte Teile zu funktionalisieren.

Durch fortschrittliche Prozessüberwachung und Feedback-Regelkreise können sogar größere Objekte mit längerer Druckdauer und letztendlich sicherheitsrelevante Teile für die Luftfahrt hergestellt und repariert werden.