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Laserschweißen – Technologie und industrielle Anwendungen

28/06/2021

Laserschweißen – Technologie und industrielle Anwendungen

Laserschweißen ist ein hochentwickeltes Verfahren zum Fügen von Werkstoffen unter Verwendung eines energiereichen Laserstrahls. Dieses Verfahren ermöglicht Schweißnähte mit sehr hoher Qualität, Wiederholgenauigkeit und mechanischer Festigkeit bei gleichzeitig minimaler Wärmeeinflusszone.

Dank hoher Energiedichte und präziser Prozesskontrolle wird das Laserschweißen überall dort eingesetzt, wo hohe Genauigkeit, minimale Verformung und Automatisierbarkeit erforderlich sind.

Was ist Laserschweißen?

Beim Laserschweißen wird ein Laserstrahl mit sehr hoher Leistungsdichte von 10²–10¹¹ W/mm² auf einen kleinen Materialbereich fokussiert. Diese konzentrierte Energie erhitzt das Metall schnell bis zum Schmelzpunkt und kann bei höheren Parametern auch eine teilweise Verdampfung verursachen.

Der Laserstrahl wird:

  • durch optische Systeme fokussiert,
  • über Spiegel oder Glasfasern geführt,
  • präzise auf die Fügestelle gerichtet.

Das Ergebnis ist eine sehr schmale Schmelzzone und eine minimale Wärmeeinflusszone (WEZ). Der reduzierte Wärmeeintrag verringert das Risiko von Verzug, Eigenspannungen und Gefügeveränderungen.

Bei ausreichend hoher Leistungsdichte entsteht ein sogenanntes Keyhole, das einen tiefen Einbrand bei gleichzeitig schmaler Naht ermöglicht.

Arten des Laserschweißens

Wärmeleitungsschweißen

  • relativ geringe Einbrandtiefe,
  • breite und optisch hochwertige Naht,
  • geeignet für dünne Bauteile und Präzisionskomponenten.

Tiefschweißen (Keyhole-Schweißen)

  • große Einbrandtiefe,
  • schmale Schweißnaht,
  • Schweißen dicker Bauteile in einem Arbeitsgang möglich.

Vorteile des Laserschweißens

Hohe Präzision

Die starke Fokussierung des Laserstrahls ermöglicht das Schweißen dünnwandiger und komplexer Bauteile.

Minimale Wärmeeinflusszone

  • geringer Verzug,
  • reduzierte Eigenspannungen,
  • Erhalt der Materialeigenschaften nahe der Naht.

Hohe Nahtqualität und Wiederholgenauigkeit

  • gleichmäßige Nahtstruktur,
  • weniger Schweißfehler,
  • stabile Parameter in der Serienfertigung.

Hohe Schweißgeschwindigkeit

Die hohe Energiedichte ermöglicht große Prozessgeschwindigkeiten, was besonders für automatisierte Produktionslinien wichtig ist.

Anwendungsbereiche des Laserschweißens

Automobilindustrie

  • Karosseriebauteile,
  • Antriebskomponenten,
  • Batteriegehäuse für Elektrofahrzeuge.

Luft- und Raumfahrt

  • Leichtbaukonstruktionen,
  • Triebwerkskomponenten,
  • hochfeste Präzisionsbauteile.

Energiebranche

  • Turbinenbauteile,
  • Wärmetauscher,
  • Hochdrucksysteme.

Laserschweißen in der modernen Fertigung

Steigende Anforderungen an Qualität, Gewichtsreduzierung, Wiederholgenauigkeit und Industrie-4.0-Integration machen das Laserschweißen zu einer Schlüsseltechnologie moderner Fertigungsprozesse.

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