DED-Rohre: Entwicklung eines Hochgeschwindigkeitsprozesses für das Laser-Pulver-Auftragschweißen

Franziska Schwarz-Beck
3. Juni
3 Min. Lesezeit

Aktualisiert: 6. Juni

Im Rahmen des Forschungsprojekts „DED-Rohre“ wird aktuell ein innovativer Hochgeschwindigkeitsprozess für das Laser-Pulver-Auftragschweißen (Directed Energy Deposition, DED) entwickelt. Ziel ist es, umformbare Überhitzerrohre mit einer hochwertigen, verschleißfesten und temperaturbeständigen Beschichtung zu versehen, um ihre Lebensdauer und Betriebssicherheit deutlich zu erhöhen. Das Projekt läuft von dem 30. September 2024 bis zum 14. September 2025.

Hintergrund und Motivation

In Kraftwerks- und Industrieanlagen spielen Überhitzerrohre eine entscheidende Rolle: Sie transportieren Dampf bei hohen Temperaturen und hohem Druck, weshalb sie extremen thermischen und mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Gerade in modernen, hocheffizienten Anlagen steigt der Bedarf an stabilen und verschleißfesten Rohrmaterialien. Konventionelle Beschichtungsverfahren stoßen oft an ihre Grenzen, weil sie entweder zu langsam sind oder nicht die erforderliche Haftung und Homogenität erreichen.

Vor diesem Hintergrund fokussiert das DED-Rohre-Projekt darauf, den etablierten Laser-Pulver-Auftragsschweißprozess so weiterzuentwickeln, dass beschichtete Überhitzerrohre beweglich bleiben (formbar) und dennoch die Schutzschicht in Industriequalität aufweisen. Dadurch sollen sowohl Instandsetzungszyklen verlängert als auch die Betriebsausfallzeiten reduziert werden.

Ziele des Projekts

Prozessgeschwindigkeit maximieren:
Durch Optimierung von Laserleistung, Pulverzufuhr und Geometrie des Strahls soll eine möglichst hohe Auftragsrate erreicht werden. Eine höhere Geschwindigkeit bedeutet einerseits kürzere Bearbeitungszeiten, andererseits geringere Betriebskosten.
Haftung und Schichthomogenität sicherstellen:
Eine gleichmäßige, rissfreie Schicht ist essenziell, damit die Überhitzerrohre ihre mechanischen Eigenschaften (z. B. Biegefähigkeit) behalten. Das Projektteam untersucht Parameter wie Einschweißtiefe, Pulvermatrix und Wärmeführung, um bestmögliche Ergebnisse zu erzielen.
Werkstoffauswahl und Schichtaufbau:
Anhand verschiedener Legierungen und Beschichtungsmaterialien wird getestet, welche Kombinationen optimalen Korrosionsschutz und Thermostabilität bieten. Gleichzeitig muss die Beschichtung so flexibel sein, dass Umformprozesse (z. B. Röhrenbiegen) erst nachträglich möglich bleiben.
Anwendungsnahe Versuche an umformbaren Überhitzerrohren:
Das Projekt beinhaltet Versuchsserien an realen Industrierohr-Dimensionen und –Geometrien. Dabei werden sowohl die Prozessparameter dokumentiert als auch die Beschichtungsqualität mittels zerstörungsfreier Prüfverfahren (z. B. Ultraschall, Röntgen) und metallographischer Analysen bewertet.

Vorgehensweise und Meilensteine

Kick-off und Parameteroptimierung (Oktober – Dezember 2024):
Erste Laborversuche, um Laserleistung, Pulverstrahlwinkel und Bahngeschwindigkeiten systematisch zu variieren.
Skalierung auf seriennahe Aufbauten (Januar – März 2025):
Übertragung der definierten Parameter auf industrielle Maschinensysteme, Stabilitäts- und Reproduzierbarkeitstests.
Umformbarkeit und mechanische Prüfung (April – Juni 2025):
Beschichtete Probenrohre werden umgeformt (z. B. in Biegemaschinen) und anschließend auf Rissbildung, Haftung und Festigkeit geprüft.
Qualitätssicherung und abschließende Validierung (Juli – September 2025):
Endgültige Prüfungen zur Zertifizierung der Beschichtung, Dokumentation aller Prozessdaten und Erstellung eines Abschlussberichts.

Erwartete Vorteile und Anwendungen

Verlängerte Wartungsintervalle: Durch eine robuste Beschichtung sinkt der Verschleiß, wodurch Anlagenbetreiber länger mit einem wirtschaftlichen Betrieb rechnen können.
Kosteneinsparungen: Durch höhere Standzeiten der Überhitzerrohre sinkt die Stillstandszeit von Wärmeerzeugungsanlagen.
Erhöhte Betriebssicherheit: Homogene, temperaturbeständige Schichten minimieren das Risiko von Materialversagen bei hohen thermischen Belastungen.
Nachhaltigkeit durch Ressourcenschonung: Reparatur und Aufarbeitung statt Neukauf: Bestehende Röhren können länger weiterverwendet werden.

Mögliche Anwender finden sich in Kraftwerken (insbesondere Biomasse- und Müllheizkraftwerke), in petrochemischen Anlagen und generell in sämtlichen Branchen, in denen Dampf- und Heißgaserzeugung zentral ist.

Projektpartner und Förderszenario

Das Projekt wird in Bremen durchgeführt und durch Fördermittel des Landes sowie der europäischen Union unterstützt. Ziel dieser Förderinitiative ist es, regionale Innovationsnetzwerke zu stärken und technologieorientierte Forschungsvorhaben zu realisieren. Durch die Förderung erhalten kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) sowie Forschungseinrichtungen die Möglichkeit, zukunftsweisende Verfahren zu entwickeln und schnell in die Anwendung zu bringen.

Ausblick und Kontakt

Das DED-Rohre-Projekt zeigt, wie additive Fertigungsverfahren (Laser-Pulver-Auftragschweißen) in der Praxis einen echten Mehrwert bieten können. Nach Abschluss der Forschungs- und Validierungsphase werden Pilotbeschichtungen an Kundenbauteilen angeboten, um die Technologie direkt in die industriellen Arbeitsprozesse zu integrieren.

Sind Sie interessiert? Wenn Sie mehr über das Projekt „DED-Rohre“ erfahren oder an einer Kooperation interessiert sind, nehmen Sie gern Kontakt mit unserem Projektteam auf. Gemeinsam können wir passgenaue Lösungen für Ihre spezifischen Anforderungen entwickeln und Ihr Anlagenportfolio langfristig zukunftssicher gestalten.

#innojoin #bremen #kraftwerk #industrie #gas #lasercladding #DED #laserpulverauftragschweißen #F&E