Unsere Fähigkeiten im Laserschweißen

Wie weitere Verfahren der Lasermaterialbearbeitung basiert auch Laserschweißen auf der Wechselwirkung zwischen Laserstrahlung und den zu bearbeitenden Materialien. Im Vergleich zum Laserschneiden muss jedoch eine höhere Anzahl an Parametern beachtet werden. Dies erhöht die Komplexität des Schweißvorgangs deutlich. 

Trifft Laserstrahlung auf ein Material, wird dieses bis zum Schmelzpunkt erwärmt. Werden Materialien durch den Laserstrahl lediglich aufgeschmolzen, spricht man vom Wärmeleitschweißen. Durch den Einsatz höherer Intensitäten wird das Material nicht nur aufgeschmolzen, sondern auch verdampft, wodurch sich eine Dampfkapillare ausbildet. Hierbei spricht man von Tiefschweißen.

• Begrenzte Wärmeeinflusszone: Vorteilhaft beim Laserschweißen ist der im Vergleich zu anderen Verfahren geringe Energieeintrag. Daraus resultieren eine lokal begrenzte Wärmeeinflusszone sowie ein geringer thermischer Verzug.
• Flexibilität: Weitere Vorteile bietet die hohe Flexibilität des Laserschweißens im Hinblick auf die realisierbaren Nahtgeometrien. Des Weiteren können zu schweißende Bahngeometrien einfach angepasst werden.
• Präziser Energieeintrag: Durch den präzise einstellbaren Energieeintrag erfüllt Laserschweißen besonders hohe Qualitätsanforderungen an den Prozess. Zudem lässt es sich bestens automatisieren.
• Nahtgeometrie: Durch die Erzeugung eines „Schlüssellochs“ bzw. „Keyholes“ ermöglicht Laserschweißen besonders schlanke und tiefe Schweißnähte.
• Wenig Vorarbeit: Im Vergleich zu anderen Schweißverfahren ist keine aufwendige Schweißnahtvorbereitung notwendig.
• Wenig Nacharbeit: Die Nachbearbeitung beim Laserschweißen wird durch schlanke Nähte mit glatter Oberfläche reduziert.
• Materialvielfalt: Durch das Laserschweißen ist eine große Anzahl an Materialien schweißbar. Auch Werkstoffe, die nur schwer oder nicht schweißbar sind, können mit diesem Verfahren gefügt werden.
• Umgebung: Das Laserschweißen kann im Gegensatz zum Elektronenstrahlschweißen auch außerhalb eines Vakuums stattfinden. Laserschweißen verbessert im Verfahrensvergleich außerdem die Nahtqualität.
• Kontaktlos: Laserschweißen ist kontaktlos und kann von einer Seite aus durchgeführt werden.

• Parametervielfalt: Nicht jede Strahlquelle ist gleichermaßen für jede Schweißanwendung geeignet. Auch das Spektrum an Anlagenparametern ist umfassend. Bei BBW Lasertechnik besitzen wir eine Vielzahl an Strahlquellen, sodass wir unseren Kunden für jede Applikation die richtige Technik zur Verfügung stellen können.
• Investitionen: Auch wenn die Kosten im Verhältnis zur Leistung sinken, bleiben Investitionen in Laserschweißanlagen sehr hoch. Mit unserem Maschinenpool stellen wir unseren Kunden unterschiedlichste Laseranlagen und kalkulierbare Dienstleistungen zur Verfügung. Sie müssen keine eigenen Investitionen tätigen oder unternehmerische Risiken eingehen.
• Knowhow: Die hohe technische Komplexität des Laserschweißens erfordert spezielles fachliches Knowhow. Geeignete Spanntechnik sowie professionelle Qualitätsüberwachung sind ein Muss für die unternehmerische Best Practice. Unsere Mitarbeitenden sind qualifizierte Profis, auf deren Arbeit sich unsere Kunden verlassen können.
• Arbeitssicherheit: Der Umgang mit Laserstrahlung erfordert die Einhaltung einer Vielzahl an Sicherheitskriterien.

Für Endkonsumenten ist es auf den ersten Blick nicht ersichtlich, doch Laserschweißen gewinnt aufgrund seiner vielen Vorteile für immer mehr Hersteller an Attraktivität – etwa in der Haushaltsgerätebranche, der Klima- und Energietechnik oder E-Mobility. Erfolgreiches Laserschweißen bei Produkten beginnt bereits bei der Konstruktion und der Entwicklung.

Zur Bewertung von lasergeschweißten Nähten sind metallografische Untersuchungen der Standard – sowohl in der Prozessentwicklung als auch serienbegleitend. Dies bedeutet, dass auch in der Serie eine definierte Anzahl von Teilen pro Fertigungslos zerstörend überprüft wird. Parallel können auch optische Sichtprüfungen durchgeführt werden, um Änderungen im Schweißprozess sofort zu erkennen. Für automatisierte Fertigungen und große Serien bietet es sich zudem an, auf Online-Prozessüberwachung zu setzen. Letztere erkennt Änderungen im Schweißprozess direkt ohne manuelle Prüfung bzw. ohne, dass ein Teil zerstört werden muss. Für besonders hohe Anforderungen, wie sie zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt üblich sind, kann darüber hinaus eine Ultraschallprüfung eingesetzt werden. Um Schweißverzug zu erkennen, werden Produkte optional dreidimensional vermessen. Darüber hinaus sind auch produktspezifische Prüfungen – etwa definierte Prüfvorrichtungen – gängig, um die mechanische Festigkeit von Schweißnähten am Produkt zu ermitteln.

Als Strahlquellen werden heute hauptsächlich Faser- & Scheibenlaser verwendet. Die Strahlführung findet hierbei fasergebunden statt. Die früher sehr häufig eingesetzten CO2-Laser hingegen konnten nur über Spiegel geführt werden.

Für die Kinematik des Bearbeitungskopfes wird zwischen dem Einsatz von robotergeführten Systemen sowie kartesischen Achssystemen unterschieden.

Bei der tatsächlichen Bewegung des Laserstrahls differenziert man zwischen dem Einsatz von Festoptiken sowie Scanneroptiken. Bei geringen Stückzahlen und gut schweißbaren Materialien werden vor allem Festoptiken eingesetzt. Bei hohen Stückzahlen und anspruchsvollen Materialkombinationen kommen hingegen zunehmend Scanneroptiken zum Einsatz. Scannertechnologien ermöglichen enorm hohe Schweißgeschwindigkeiten und Oszillationen des Laserstrahls und optimieren zudem Taktzeit sowie Schweißnahtqualität. Um die Nachteile von Festoptiken zu kompensieren, gibt es heute auch Festoptiken mit Wobbelfunktion. Damit können beispielsweise große Spalte überbrückt werden.

Zunehmend wichtiger werden auch sogenannte Doppelkernfasern: Sie werden eingesetzt, um die Qualität der Schweißnähte beim Tiefschweißen zu erhöhen.