Laser Peening ist ein Metallbearbeitungsprozess, bei dem Pulse von einem Laser auf die Oberfläche eines Metallgegenstandes gerichtet werden, um seine mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Es ähnelt dem Kugelstrahlen, bei dem sehr kleine Metall- oder Keramikkugeln verwendet werden, um die Oberfläche eines Metallobjekts zu beschießen. Die Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Eigenspannungen und Verschleißfestigkeit eines Metallgegenstandes können im Allgemeinen durch Laserstrahlen verbessert werden.
Vor der Behandlung wird ein Bauteil durch Aufbringen von zwei Overlays für das Laserpeening vorbereitet. Zuerst wird eine für den Laser opake und dann eine für den Laser transparente Schicht aufgetragen. Der Laser wird durch das transparente Overlay geleitet, kann jedoch nicht durch das opake Overlay hindurchgehen.
An diesem Punkt verdampft die Energie des Lasers eine Schicht dieser Überlagerung. Der Dampf bleibt zwischen dem transparenten Overlay und der Oberfläche des Bauteils eingeschlossen. Da dieser Dampf mehr Energie vom Laser absorbiert, erwärmt er sich und dehnt sich in dem kleinen Raum, in dem er eingeschlossen ist, schnell aus. In diesem Bereich steigt der Druck schnell an und bewirkt, dass sich eine Stoßwelle in das Bauteil ausbreitet. Die Stoßwelle und nicht die Hitze des Dampfes führt zu Veränderungen der Materialeigenschaften, so dass der Prozess des Laserstrahlens eher mechanisch als thermisch ist.
Dieses Verfahren ähnelt dem Kugelstrahlen, bei dem kleine Keramik- oder Metallkugeln, bekannt als Schrot, verwendet werden, um zahlreiche überlappende Vertiefungen auf der Oberfläche eines Metallbauteils zu erzeugen. Solche Vertiefungen bilden eine Oberflächenschicht, die gegen mechanische Versagensarten wie Rissbildung, Korrosion und Ermüdung sehr widerstandsfähig ist. Laserpeening hat ähnliche Ergebnisse, ersetzt jedoch die sich wiederholenden Stöße auf das Metall des Schusses durch Lichtimpulse von einem Hochenergielaser.
Viele Metalle und Legierungen können durch Laserpeening bearbeitet werden. Dazu gehören Materialien wie Stähle und Gusseisen, Aluminium- und Titanlegierungen und mehr. Die verbesserten mechanischen Eigenschaften solcher Materialien machen das Laserstrahlen zu einer wünschenswerten Technik für die Anwendung bei der Herstellung von teuren Teilen oder wo die Ermüdungsbeständigkeit kritisch ist.
Anwendungen, die lasergestrahlte Teile verwenden können, umfassen ermüdungskritische Komponenten im Automobil- oder Flugzeugbau. Auch schwer zu transportierende und zu wartende Komponenten wie große Rotorblätter von Windkraftanlagen können mit diesem Verfahren verbessert werden, um die Lebensdauer zu maximieren. Hüftimplantate, die aufgrund der Operationsrisiken am besten so selten wie möglich ersetzt werden, können diesem Prozess zur Verlängerung der Lebensdauer unterzogen werden.
Auch laserbestrahlte Bauteile können aufgrund ihrer verbesserten mechanischen Eigenschaften dünner und leichter werden. Das spart Materialkosten im Herstellungsprozess. Durch den geringeren Energiebedarf beim Betrieb von Fahrzeugen oder anderen Maschinen können auch Kosten gespart werden.