Laserschweissen

Laserschweißen

Von Laserschweißen spricht man, wenn mindestens zwei Bauteile oder Komponenten dauerhaft zusammengefügt werden. Dabei ensteht eine unlösbare Verbindung, was bedeutet, dass die zusammengeschweißten Komponenten ohne Zerstörung nicht wieder getrennt werden können. Die Verbindung ist stoffschlüssig, die Schweißzone enthält dabei jeweils Materialanteile beider Fügepartner. Somit sind nicht alle Materialien miteinander verschweißbar, jedoch eine Vielzahl. Das Laserschweißen stellt daher eine der wichtigsten Verbindungstechnologien dar.


Anwendungsgebiete des Laserschweißens

Das Laserschweißen stellt heute eine nicht mehr wegzudenkende Fertigungstechnologie dar. Aufgrund der hohen Flexibilität hat sich der Prozess in vielen Technologiesektoren wie z. B. Automobil, Medizintechnik, Anlagenbau, Formenbau etc. etabliert. Nicht nur Metalle, auch Kunststoffe, Textilien und hybride Werkstoffe lassen sich mittels Laser fügen.

Vorteile des Laserschweißens

  • Beständigkeit der Verbindung, durch die hohe Festigkeit der Schweißnähte

  • Sehr geringer Wärmeverzug, da die Energie für das Schweißen nur sehr lokal eingebracht wird

  • Ideal auch für das Schweißen bei naheliegenden, empfindlichen Elektroniken oder Sensoren

  • Geringe Prozesszeiten, daher hohe Wirtschaftichkeit

  • Laserschweißprozesse können inline auf Qualität geprüft werden

  • Werkstoffpaarungen auch unartgleicher Bauteile möglich wie z. B. Kupfer-Aluminium, Kupfer-Stahl, verschiedene Kunststoffe etc.

  • Sehr filigrane Schweißnähte möglich < 20 µm Breite

  • Flexible Gestaltungsmöglichkeiten wie z. B. Rundschweißung, 3D-Schweißen, Laserdurchstrahlschweißen (bei Kunststoffen), Folienschweißen (bei Batteriefolien viele dünne Lagen zusammen) etc.

Techniken des Laserschweißens

  • Laserschweißen mit Düse

    Beim Laserschweißen mittels Schweißdüse wird der Laserstrahl von der Strahlquelle in eine Schweißdüse geführt und auf das zu verbindende Bauteil fokussiert. Durch die Düse erfolgt eine koaxiale Gaszufuhr direkt zum Schweißbad, wodurch hohe Einschweißtiefen und eine oxidfreie Naht möglich werden. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass für die Anwendung zusätzliches, häufig kostenintensives Equipment wie zum Beispiel Roboter oder 5-Achs-Kinematiken benötigt werden. Ein Vorteil stellt jedoch die mögliche Bauteilgröße dar, die nicht an optische Abbildungen geknüpft, sondern durch das verwendete Handlingsystem vorgegeben ist. Somit lassen sich auch große Bauteile wie bspw. Karosseriebauteile oder Komponenten im Schiffsbau bearbeiten.

  • Laser-Remote-Schweißen

    Als Laser-Remote-Schweißen wird das Verfahren bezeichnet, bei dem der Laserstrahl mit einem Laserscansystem über die zu schweißende Kontur geführt. Die Scansysteme kommen hierbei von sehr kleinen 2D bis hin zu großen 3D-Systemen zum Einsatz, je nach Schweißaufgabe. Dieses Verfahren ermöglicht eine sehr schnelle Strahlbewegung, woraus sich wiederum verschiedenen Techniken, wie z. B. das Quasi-Simultan-Schweißen bei Kunststoffen oder Wobbleschweißen für die Überbrückung größerer Schweißspalten ergeben. Es besteht auch die Möglichkeit, das Laser-Remote-Schweißen mit einem Handlingsystem zu kombinieren. Somit können auch mit diesem Verfahren große Bauteile bereits schon on-the-fly gefügt werden, was bedeutet, dass die Scannerbewegung synchron mit der langsameren bspw. Roboterbewegung abläuft. Dies wird in der Praxis gerne bei der Umsetzung von Punkt- oder Stepnähten an Karosseriebauteilen angewandt.

Welche Laser kommen zum Einsatz?

Für das Laserschweißen haben sich einige Lasertypen für entsprechende Prozesse etabliert. Beim Kunststoffschweißen werden häufig Diodenlaser eingesetzt. Diese besitzen aufgrund ihrer Strahlcharakteristik und verschieden wählbaren Wellenlängen die optimalen Vorraussetzungen, um auf die jeweiligen Kunststofftypen einzugehen. Neben Kunststoffen wird der Diodenlaser aber auch für Metalle mehr und mehr interessant. Neue Laserentwicklungen mit bspw. blauer Wellenlänge eröffnen neue Prozessfenster und eignen sich zum Beispiel für das Wärmeleitschweißen von dünnen Kupferbauteilen optimal. Der Faserlaser wird im Bereich Kunststoffe eingesetzt, wenn es um das Quasi-Simultan-Schweißen geht. Hier ist die gute Fokussierbarkeit von Vorteil, die der Strahl des Faserlasers mit seinen hohen Strahlqualitäten besitzt. Am häufigsten wird der Faserlaser jedoch für das Schweißen von Metallen verwendet. Hier zeigt er sein ganzes Potential und kann sowohl für das cw-Schweißen als auch für das gepulste Schweißen verwendet werden. Die hohen verfügbaren Laserleistungen ermöglichen auch das Verbinden von schwierigen Metallen wie z. B. Kupfer, welches aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit grundsätzlich nicht gut schweißbar ist. Für Schweißungen mittels Einzelpuls werden diodengepumte YAG-Laser verwendet. Dieses Verfahren wird überwiegend bei Handschweißstationen angewandt, wo die Laseroptik von Hand geführt wird und präzise, individuelle Schweißnähte gesetzt werden müssen.

Laserschweißen in der prozessfabrik

ProduktionProduktion

Produktion

Die prozessfabrik bietet als Dienstleistung das Laserschweißen von Kunststoffen und das Schweißen von Metallen im Dünnblechbereich bis 1 mm an. Gerne übernehmen wir die Lohnfertigung für Sie.

EntwicklungEntwicklung

Entwicklung

Im Bereich Prozessentwicklung decken wir nahezu alle Verfahren ab und sind in der Lage, entsprechende Aufgabenstellungen zu lösen. Mit unseren neuesten Faserlasern beherrschen wir auch Verfahren, die das Fügen von artungleichen Werkstoffkombinationen wie Kupfer-Aluminium, Kupfer-Stahl etc. ermöglichen. In Kombination mit unserer Vision-Technologie sind wir in der Lage, auch kleinste Bauteile zu erkennen und diese präzise zu verbinden. Eine Geometrieerkennung sorgt dafür, dass die Schweißnaht immer gezielt an der richtigen Stelle platziert wird.

Ausstattung LaserschweißenAusstattung Laserschweißen

Unsere Ausstattung und Kapazität beim Laserschweißen

Für das Laserschweißen stehen Ihnen in der prozessfabrik Faserlaser der neuesten Generation zur Verfügung. Mit diesen können sowohl cw als auch gepulste Schweißungen durchgeführt werden. Dazu verfügen wir über Handlingmethoden wie Roboter oder Achsportale. Ein besonderes Highlight ist unser neues Laserschweißsystem mit Bauteil- und Lageerkennung von Jenoptik. Neben dem Faserlaser haben wir auch die Möglichkeit mit Diodenlasern zu schweißen. Alle anderen Aufgaben, die besonderes Equipment erfordern, lösen wir im engen Zusammenspiel mit den Laserherstellern und holen uns die entsprechende Technologie für Sie in die prozessfabrik.

Unser ServiceUnser Service

Unser Service

Entwicklung und Produktion arbeiten bei uns Hand in Hand. Gerne begleiten wir Ihr Projekt, überprüfen die Machbarkeit und führen erste Laserversuche durch. Abgestimmt auf Ihre Anforderungen entwickeln wir individuelle Lösungsmöglichkeiten für Ihre Anwendung und machen Ihren Laserprozess produktionsreif. Unsere pfB-Methode garantiert Ihnen einen konsequenten Ablauf für die erfolgreiche Umsetzung Ihres Projekts und ermöglicht Ihnen zeitgleich individuelle Optionen. So können wir zum Beispiel Ihren Laserprozess erfolgreich integrieren oder Ihnen mit unserer eigenen Laserfabrik einen starken und zuverlässigen Produktionspartner für eine Lohnfertigung zur Seite stellen.

Starten Sie mit Ihrer individuellen Projekt- oder Produktionsanfrage.

Laserschweißen in der Praxis

Laserschweißen von Kovar

Im Beispiel sehen Sie ein geschweißtes Bauteil aus Kovar. Kovar ist ein Metall, das einen sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat. Daher wird dieser Werkstoff vorwiegend für Gehäuse in der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik eingesetzt.

Die Positionierung des Deckels auf dem Träger erfolgt über ein Handlingsystem. Mit einer Kamera erkennen wir das Bauteil und dessen Lage und die Schweißnaht wird entsprechend im gewünschten Bereich appliziert. Aufgrund der eingesetzten Technik kommt es kaum zu einer Wärmeeinbringung und das Ergebnis ist eine hermetisch dichte Verbindung des Deckels mit dem Träger, ohne die innenliegende Elektronik zu beschädigen.

  • Laserschweißen Kovar
  • Laserschweißen Kovar detail
  • Kovar laserschweissen

    Lasergeschweißtes Bauteil aus Edelstahl

    Im Beispiel sehen Sie eine Laserschweißung eines Edelstahlbauteiles. Das Bauteil besteht aus zwei Flachdrähten, wobei der untere Draht flach ist und der obere Draht mit aufgestellten Stanzgeometrien für die spätere Haftung beim Umspritzen mit Kunststoff versehen ist. Die beiden Drähte werden durch entsprechende Rollen aufeinandergedrückt und mittels Laser von rechts und links endlos verschweißt. Somit entsteht eine hochfeste Verbindung und die beiden Flachdrähte bilden ein Bauteil, welches in eine Kunststoffkomponente integriert wird.  

    • Laserschweissen-von-Edelstahl
    • Laserschweissen von Edelstahl
    • Laserschweissen von Edelstahl

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