Optikkonzepte Laserbasiertes Schweißen für den Leichtbau

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Zwei neue Optikkonzepte verbessern die Schweißnaht bei der Hairpin-Fertigung und dem Fügen von Kunststoffen auf Metall.

Das Strahlwerkzeug Laser ist aus modernen Fertigungen nicht mehr wegzudenken. Dabei wachsen die Anforderungen bezüglich Effizienz und Einsatzmöglichkeiten – und damit auch die Grenzen der Laser. Bei neuen Anwendungsfeldern, Bauteilgeometrien und Werkstoffen kann es passieren, dass konventionelle Optiken mit eingeschränkten Bewegungsradien und limitierten Strahlformungsoptionen nicht mehr ausreichen, um ein fehlerfreies Schweißergebnis zu garantieren. Hierzu zählen z.B. das Zusammenfügen von thermoplastischen Kunststoffen und Metall als Strukturkomponenten in der Fahrzeugkonstruktion und das Verschweißen von Hairpins in E-Motoren. Daher haben die Laserspezialisten von LMB gemeinsam mit Partnern zwei neue Konzepte entwickelt, mit denen sich das Schmelzbad durch eine flexiblere Ansteuerung und präzisere Leistungsverteilung positiv beeinflussen lässt. Mit dem Twin-Weld-Verfahren wird eine bessere Vermischung im Schmelzbad erreicht, sodass Spalte schneller überbrückt werden können. Multispot erlaubt es, die Intensitätsverteilung innerhalb eines Laserfokus lokal und zeitlich zu variieren. So kann die Leistung erstmals präzise an die Schweißnahtgeometrie und die Materialeigenschaften angepasst werden.

Dossier digitale Blech- und Rohrbearbeitung

Digitalisierung II

„Der Laser ist ein etabliertes Werkzeug in der Fertigung“, weiß Dipl.-Ing. Peter Schlüter, Geschäftsführer von LMB Automation. „Trotz seiner vielseitigen Möglichkeiten und Ausprägungen birgt die Verwendung allerdings ein paar Stolpersteine, die durch Anpassungen und stetige Weiterentwicklung aus dem Weg geräumt werden können.“ So ist Laserstrahl nicht gleich Laserstrahl: Die Form beeinflusst die Produktqualität, indem sie Leistungsdichte, Schnittbreite, Schmelzbaddynamik und Wärmeeinflusszone bestimmt. Je nach Anwendung kann der Strahl fokussiert, aufgeweitet oder geteilt werden. Besonderes Augenmerk sollte dabei auf dem Schmelzbad liegen, das sich auf die Geometrie, Festigkeit und Mikrostruktur der Verbindung und somit die Qualität der Schweißnaht auswirkt. Je besser sich diese Dynamik mit einer optimierten Optik ort- und zeitunabhängig steuern lässt, desto eher können typische Probleme wie Risse, Poren, Spritzer, Hinterschnitte oder eine unzureichende Durchdringung im Keyhole vermieden werden.