Pro-beam Gmbh & Co. Kgaa

Pro-beam GmbH & Co. KGaA ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich der Elektronenstrahltechnologie und Vakuumtechnologie. Sie entwickeln und fertigen Anlagen und Komponenten für das Schweißen, Härten, Perforieren und Beschichten mit Elektronenstrahlen. Ihre Technologie findet Anwendung in verschiedensten Industrien, von der Automobilindustrie bis zur Luft- und Raumfahrt.

Die Technologie von Pro-beam basiert auf der präzisen Steuerung von Elektronenstrahlen im Vakuum. Der Prozess lässt sich vereinfacht in folgende Schritte unterteilen:

1. Vakuumerzeugung: Zuerst wird ein Hochvakuum in der Arbeitskammer erzeugt. Dies ist essenziell, da die Elektronenstrahlen sonst durch Luftmoleküle abgelenkt und gestreut würden. Ein gutes Vakuum ermöglicht eine präzise Strahlführung und verhindert unerwünschte Reaktionen.

Beispiel: Eine Vakuumpumpe erzeugt einen Druck von weniger als 10^-4 mbar in der Kammer, um eine optimale Umgebung für den Elektronenstrahl zu schaffen.

2. Elektronenerzeugung: Ein Elektronenstrahlerzeuger (Elektronenkanone) emittiert einen gebündelten Strahl von Elektronen. Die Intensität und Geschwindigkeit der Elektronen können genau gesteuert werden. Die erzeugten Elektronen werden beschleunigt.

Beispiel: Der Elektronenstrahlerzeuger verwendet eine Glühkathode, die durch Erhitzen Elektronen freisetzt. Eine hohe Spannung beschleunigt die Elektronen in Richtung des Werkstücks.

3. Strahlführung und -fokussierung: Der Elektronenstrahl wird durch Magnetfelder präzise auf das Werkstück gelenkt und fokussiert. Dies ermöglicht eine sehr genaue Bearbeitung auch kleinster Bereiche. Die Strahlführung erfolgt computergesteuert.

Beispiel: Mittels elektromagnetischer Linsen wird der Elektronenstrahl auf einen Durchmesser von wenigen Mikrometern fokussiert, um eine hohe Energiedichte zu erreichen.

4. Wechselwirkung mit dem Werkstück: Der fokussierte Elektronenstrahl trifft auf das Werkstück. Die kinetische Energie der Elektronen wird in Wärme umgewandelt, wodurch das Material lokal aufgeschmolzen, verdampft oder gehärtet wird. Der Grad der Erwärmung hängt von der Strahlleistung und der Verweilzeit ab.

Beispiel: Beim Elektronenstrahlschweißen wird der Strahl entlang der Fügestelle geführt, um die beiden Werkstücke miteinander zu verschmelzen. Die Schweißnaht ist sehr schmal und tief.

5. Prozessüberwachung: Der gesamte Prozess wird kontinuierlich überwacht, um die Qualität und Präzision sicherzustellen. Dies kann beispielsweise durch Sensoren zur Messung der Strahlparameter oder durch Kameras zur Beobachtung des Bearbeitungsprozesses geschehen. Die Daten werden zur Steuerung und Optimierung verwendet.

Beispiel: Ein Sensor misst die Temperatur des Werkstücks, um sicherzustellen, dass die optimale Temperatur für das Härten erreicht wird.

Die Präzision und Flexibilität der Pro-beam Technologie machen sie in vielen Bereichen unverzichtbar. Durch die Bearbeitung im Vakuum werden unerwünschte Oxidationsprozesse vermieden, was zu qualitativ hochwertigen Ergebnissen führt. Der Prozess ist außerdem sehr energieeffizient und umweltfreundlich.

Ein praktischer Anwendungsfall ist die Herstellung von Getriebekomponenten in der Automobilindustrie. Durch das Elektronenstrahlschweißen können hochfeste Verbindungen erzeugt werden, die extremen Belastungen standhalten. Ein anderer Anwendungsfall ist das Härten von Turbinenschaufeln für Flugzeugtriebwerke. Die Technologie ermöglicht eine gezielte Härtung bestimmter Bereiche, um die Lebensdauer der Schaufeln zu verlängern.