Verbindungstechnik Vorteile addieren

Mit dem Laserhybridschweißen fertigt VW die Phaeton-Aluminiumtüren in besonders hoher Festigkeit. Der VW Phaeton repräsentiert die Luxusklasse. Höchstmögliche Sicherheitsstandards wollen die...

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Der VW Phaeton repräsentiert die Luxusklasse. Höchstmögliche Sicherheitsstandards wollen die Automobilbauer den Insassen des Fahrzeugs bieten. Sowohl leichte Aluminium-Bauweise als auch hohe Festigkeit und Steifigkeit der Fahrzeugkarosse sind dabei unverzichtbare Vorgaben. Zum Verbinden wichtiger Teile wählten die VW-Fahrzeugtechniker das Laserhybridschweißen. Sie sind mit dieser innovativen Fügetechnik Erstanwender in der industriellen Serienproduktion. Die Türen des Phaeton wurden als eine Rahmenkonstruktion aus Aluminiumguss, -blechen und -strangpressprofilen konzipiert, die dem Fahrzeug einen hohen Seitenaufprallschutz verleihen. Aus 13 Teilen bestehen die hinteren, aus zwölf die vorderen Türen des Phaeton. Nach einem systematischen Konzept sind in jeder Tür zwei Alu-Druckgussteile, die den steifen Rahmen bilden, mit neun weiteren aus Alu-Strangpressprofilen verbunden. Zwei Bleche der Außenhaut sind darauf befestigt. Acht verschiedene Fügeverfahren sind ihren Vorteilen entsprechend eingesetzt und halten die Phaeton-Tür zusammen. „Laserschweißen einsetzen“ lautete eine eindeutige Vorstandsvorgabe bei Volkswagen für die Phaeton-Entwickler. Dem entsprechen zum einen das Material Aluminium und zum anderen die Anforderungen an Genauigkeit und geringstmöglichen thermischen Verzug. Große Einschweißtiefe spricht außerdem für den Laser, denn die erforderliche hohe Festigkeit der Naht ist besser als bei anderen Schweißverfahren. Ein zusätzlicher, wirtschaftlicher Vorteil ist die vergleichsweise hohe Schweißgeschwindigkeit. Den Vorteilen beim Laserschweißen steht jedoch der Nachteil einer relativ geringen Spaltüberbrückbarkeit gegenüber. Und die Toleranzen, die für eine Spaltbreite Null erforderlich wären, widersprechen den Fertigungsbedingungen der Serienproduktion. Ein weiteres Problem entsteht beim Laserschweißen mit den so genannten Prozessporen. Sie bilden sich im Laser-Einstich dort, wo während des Schweißvorganges die Grenze zwischen flüssigen und festen sowie zwischen flüssigen und gasförmigen Materialbereichen verläuft. Die Kapillare fluktuiert zusammen mit der Bewegung des Brenners. Hohlräume nicht tolerierbarer Größe und Konzentration bleiben im unteren Laser-Einstichbereich in der Schweißnaht zurück.Um an den wichtigen und sicherheitsrelevanten Stellen diese Nachteile des Laserschweißens weitgehend zu eliminieren, entschieden sich die VW-Konstrukteure für die Laserhybrid-Schweißtechnik. In diesem Verfahren sind Laserschweißen und Lichtbogenschweißen so miteinander kombiniert, dass sich nicht nur die Vorzüge beider Verfahren ergänzen, sondern auch noch zusätzliche positive Synergieeffekte entstehen. Mit dem Hybridverfahren wird die Spaltüberbrückbarkeit gegenüber dem Laser erhöht und die hohe Prozessstabilität des Lichtbogenschweißens bei der hohen Schweißgeschwindigkeit des Lasers genutzt. Für das Lösen des Prozessporen-problems haben die Schweißer mehrere zusätzliche Parameter des MIG-Lichtbogenschweißverfahrens zur Verfügung. Hinzu kommt als weiterer Vorteil der geringere Leistungsbedarf. Insgesamt verlaufen an einer Tür des VWPhaeton 3570 mm laserhybridgeschweißte Nähte. Für die gegebenen Fügegeometrien und die bestehenden Werkstoff-Paarungen ist für Volkswagen Laserhybrid das Verfahren der Wahl. Seit Oktober 2002 fügen die Presswerker täglich 30 bis 40 Phaeton-Türen zusammen. Hundertprozentige Kontrolle mit optischen und endoskopischen Mess- und Prüfmethoden sichern, dass jede Tür den vorgegebenen Ansprüchen genügt. Gegenwärtig ist das Laserhybridschweißen wegen der hohen Investition in die Laserquelle vergleichsweise teuer. Mit wachsender Marktdurchdringung wird es aber zunehmend preisgünstiger und damit auch für weitere Anwenderkreise interessant. Dem Leichtbauwerkstoff Aluminium erschließen sich damit weitere Perspektiven in größerer Anwendungsbreite. Beim Aluminium-Leichtbauzentrum in Wolfsburg ist man davon überzeugt, dass sich das Laserhybridschweißen von Aluminium zumindest mittelfristig als eigenständiges Verfahren und langfristig als gängiges Produktionsmittel durchsetzen wird.