Laserschweißmaschine und Laserschweißsystem: Effiziente Fügetechnik und Laserschweißlösungen für die Industrie (WIG-Schweißen)

Die Lasertechnologie hat in den letzten Jahrzehnten erstaunliche Fortschritte gemacht und eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Industriezweigen ermöglicht. Insbesondere das Laserschweißen hat sich als eine der effizientesten und präzisesten Methoden in der Fügetechnik etabliert. Laserschweißmaschinen und Laserschweißsysteme spielen eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von Produkten in Branchen wie Automobilbau, Luft- und Raumfahrt, Elektronik, Medizintechnik und vielen mehr.

Funktionsweise und Technologie

Laserschweißmaschinen nutzen hochenergetische Laserstrahlen, um Metalle, Kunststoffe oder andere Materialien miteinander zu verbinden. Der Prozess basiert auf der präzisen Konzentration des Laserlichts, das auf die zu verschweißenden Teile fokussiert wird. Dadurch wird eine extrem hohe Energiedichte erzeugt, die das Material schmilzt und verbindet.

Moderne Laserschweißsysteme bieten verschiedene Arten von Lasern, darunter Faserlaser, CO₂-Laser und Diodenlaser. Jeder Typ hat spezifische Vor- und Nachteile, die je nach Anwendungsfall berücksichtigt werden müssen. Faserlaser sind beispielsweise für ihre hohe Strahlqualität und Energieeffizienz bekannt, während CO₂-Laser eine höhere Durchdringungstiefe bieten.

Vorteile des Laserschweißens

1. Präzision und Qualität

Laserschweißmaschinen ermöglichen extrem präzise Schweißnähte mit minimalem Verzug oder Verformung des Werkstücks. Dies führt zu einer hohen Qualität der Schweißverbindungen.

2. Schnelligkeit und Effizienz

Der Schweißprozess ist im Vergleich zu herkömmlichen Methoden oft schneller. Die automatisierten Lasersysteme können den Produktionsprozess beschleunigen und die Effizienz steigern.

3. Vielseitigkeit

Laserschweißen kann eine Vielzahl von Materialien miteinander verbinden, einschließlich verschiedener Metalle, Kunststoffe und sogar Mischverbindungen.

4. Minimaler Materialverbrauch

Da der Laserstrahl so fokussiert ist, wird nur eine begrenzte Menge an Material geschmolzen, was den Materialverbrauch reduziert.

5. Keine Zusatzstoffe

Im Gegensatz zu einigen herkömmlichen Schweißverfahren werden beim Laserschweißen in der Regel keine zusätzlichen Füllstoffe benötigt, was Kosten und Nachbearbeitung minimiert.

Anwendungen in der Industrie

1. Automobilindustrie

In der Automobilfertigung werden Laserschweißmaschinen für die Herstellung von Karosserieteilen, Sitzgestellen, Auspuffsystemen und mehr eingesetzt. Die hochpräzisen Schweißverbindungen tragen zur Sicherheit und Langlebigkeit der Fahrzeuge bei.

2. Luft- und Raumfahrt

In der Luft- und Raumfahrtbranche ist das Gewicht von Komponenten von entscheidender Bedeutung. Laserschweißmaschinen bieten leichte, aber dennoch feste Verbindungen für strukturelle Elemente von Flugzeugen und Raumfahrzeugen.

3. Elektronikindustrie

Die Miniaturisierung elektronischer Komponenten erfordert präzise und zuverlässige Verbindungstechniken. Laserschweißsysteme ermöglichen die Herstellung winziger Verbindungen in elektronischen Bauteilen.

4. Medizintechnik

In der Medizintechnik werden Laserschweißmaschinen für die Herstellung von Implantaten, medizinischen Instrumenten und Geräten verwendet, bei denen Hygiene und Präzision von größter Bedeutung sind.

Neuigkeiten und aktuelle Entwicklungen

1. Additive Fertigung (3D-Druck) und Laserschweißen

Die Integration von Laserschweißtechnologien in den 3D-Druckprozess hat neue Möglichkeiten eröffnet. Dies ermöglicht die Herstellung komplexer Bauteile mit hochfesten Schweißverbindungen.

2. Kollaborative Robotik

Automatisierung und Robotik: Fortschritte in der Robotik haben zu kollaborativen Laserschweißsystemen geführt, bei denen Roboter und menschliche Arbeiter sicher zusammenarbeiten können. Diese Flexibilität ermöglicht eine effizientere Fertigung und den Einsatz in kleinen und mittelständischen Unternehmen.

3. Faserlaser mit höherer Leistung

Die Entwicklung von Faserlasern mit höherer Leistung hat die Schweißgeschwindigkeiten weiter erhöht und die Verarbeitung dickerer Materialien ermöglicht.

4. Inline-Qualitätskontrolle

Moderne Laserschweißsysteme sind oft mit Inline-Qualitätskontrollen ausgestattet, die die Schweißnähte in Echtzeit überwachen und mögliche Defekte erkennen können, was die Produktionsqualität erhöht.

5. Innovative Materialien

Fortschritte in Materialwissenschaft und -technologie haben die Entwicklung neuer Werkstoffe ermöglicht, die speziell für bestimmte Fügeverfahren optimiert sind. Diese Materialien bieten verbesserte Festigkeit, Flexibilität und Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen.

6. Leichtbau und Hybridbauweise

Leichtbaustrukturen sind in vielen Branchen von Bedeutung, um das Gewicht von Produkten zu reduzieren und die Energieeffizienz zu verbessern. Hybridverfahren, bei denen verschiedene Fügetechniken kombiniert werden, bieten vielfältige Möglichkeiten für innovative Leichtbaukonzepte.

Ausblick

Laserschweißmaschinen und Laserschweißsysteme haben die Fügetechnik revolutioniert und bieten eine breite Palette von Vorteilen in Bezug auf Präzision, Geschwindigkeit, Vielseitigkeit und Qualität. Mit kontinuierlichen Forschungen und Innovationen werden diese Technologien voraussichtlich weiterentwickelt, um noch mehr Branchen zu erobern und die industrielle Fertigung zu verbessern.

Die Fügetechnik spielt eine entscheidende Rolle in der modernen Fertigungsindustrie, und Schweißen und Schneiden sind zwei der wichtigsten Verfahren in diesem Bereich. Die Präzision und Qualität dieser Techniken sind entscheidend für die Herstellung hochwertiger Produkte in verschiedenen Branchen wie Automobilbau, Luftfahrt, Schiffbau, Maschinenbau, und vielen anderen. In diesem Text werden wir uns näher mit den Schweiß- und Schneidetechnologien befassen und ihre Bedeutung sowie aktuelle Entwicklungen beleuchten.

Schweißen: Verbindungen schaffen, die halten

Die Bedeutung des Schweißens

Schweißen ist ein Verfahren, bei dem zwei oder mehr Werkstücke durch eine Schweißnaht dauerhaft miteinander verbunden werden. Es ist eine der ältesten Fügetechniken und hat sich im Laufe der Zeit erheblich weiterentwickelt. Schweißen wird in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt, um komplexe Strukturen und Bauteile herzustellen, die hohen Belastungen standhalten müssen.

Schweißverfahren und ihre Merkmale

• Lichtbogenschweißen: Lichtbogenschweißen ist eines der am häufigsten verwendeten Schweißverfahren. Hier wird ein Lichtbogen zwischen einer Elektrode und dem Werkstück erzeugt, der das Material schmilzt und eine Verbindung herstellt. Es gibt verschiedene Unterkategorien wie Metallaktivgasschweißen (MAG) und Wolfram-Inertgasschweißen (WIG).
• Laserschweißen: Laserschweißen ist bekannt für seine außergewöhnliche Präzision und Qualität. Es nutzt hochenergetische Laserstrahlen, um Materialien miteinander zu verbinden. Die geringe Wärmeeinflusszone minimiert Verformungen und ermöglicht den Einsatz bei empfindlichen Werkstücken.
• Elektronenstrahlschweißen: Beim Elektronenstrahlschweißen wird ein fokussierter Strahl von Elektronen auf das Werkstück gerichtet, wodurch das Material geschmolzen und verschweißt wird. Dieses Verfahren findet Anwendung bei Materialien mit hoher Dichte und im Vakuum.

Schneiden: präzise Formgebung für effiziente Fertigung

Die Bedeutung des Schneidens

Das Schneiden ist ein wesentlicher Schritt in der Fertigung, um Rohmaterialien in die gewünschte Form und Größe zu bringen. Präzise Schnitte sind von entscheidender Bedeutung für die Herstellung von Bauteilen und Komponenten mit engen Toleranzen.

Schneidetechnologien und ihre Eigenschaften

• Laserstrahlschneiden: Laserstrahlschneiden ist bekannt für seine hohe Präzision und Geschwindigkeit. Ein hochenergetischer Laserstrahl wird auf das Material gerichtet, wodurch es schmilzt oder verdampft. Dies ermöglicht das Schneiden von dünnen und dicken Materialien mit großer Genauigkeit.
• Plasmaschneiden: Plasmaschneiden wird hauptsächlich für das Schneiden von Metallen verwendet. Ein Plasmastrahl, der durch das ionisierte Gas erzeugt wird, schmilzt das Material und ermöglicht so das Schneiden von dickeren Blechen.
• Wasserschneiden: Wasserschneiden verwendet einen feinen Wasserstrahl, der mit abrasiven Partikeln versetzt ist, um Materialien zu schneiden. Diese Methode ist ideal für weiche Materialien oder solche, die durch hohe Temperaturen beschädigt werden könnten.

Neuigkeiten und aktuelle Entwicklungen

Industrie 4.0 und Automatisierung

Die Fügetechnik hat von den Fortschritten im Bereich der Automatisierung und Industrie 4.0 profitiert. Roboterbasierte Schweiß- und Schneidsysteme werden zunehmend eingesetzt, um die Produktivität zu steigern und die Fertigungsprozesse effizienter zu gestalten.

Künstliche Intelligenz und Machine Learning

Die Integration von künstlicher Intelligenz in Schweiß- und Schneidsysteme ermöglicht eine bessere Prozesssteuerung und Fehlererkennung. Die Technologie kann automatisch Parameter anpassen, um optimale Ergebnisse zu erzielen und Ausschuss zu minimieren.

Materialinnovationen

Fortschritte in Materialwissenschaften und -technologien haben neue Werkstoffe hervorgebracht, die speziell für das Schweißen und Schneiden optimiert sind. Diese Materialien bieten verbesserte Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und andere Eigenschaften, die für spezifische Anwendungen von Bedeutung sind.

Hybridsysteme

Die Kombination verschiedener Füge- und Schneidetechnologien ermöglicht es, die Vorteile mehrerer Verfahren zu nutzen und spezifische Anforderungen zu erfüllen. Hybride Schweiß- und Schneidsysteme werden zunehmend in der Industrie eingesetzt.

Die zwei Säulen der Fügetechnik

Schweißen und Schneiden sind zwei wesentliche Säulen der Fügetechnik und spielen eine entscheidende Rolle in der modernen Fertigungsindustrie. Die Präzision und Qualität dieser Verfahren sind für die Herstellung hochwertiger Produkte unerlässlich. Durch kontinuierliche Forschung und Innovationen werden Schweiß- und Schneidetechnologien voraussichtlich weiter verbessert, um den steigenden Anforderungen der Industrie gerecht zu werden und neue Möglichkeiten in der Fertigung zu erschließen.

Die Fügetechnik ist ein wichtiger Bereich in der Fertigung und befasst sich mit dem Verbinden von Werkstücken, um daraus fertige Produkte herzustellen. Dabei werden verschiedene Verfahren eingesetzt, um die Werkstücke dauerhaft oder vorübergehend zu verbinden, je nach den Anforderungen der jeweiligen Anwendung. Die Qualität und Zuverlässigkeit der Fügetechnik sind entscheidend für die Leistung und Funktionalität des Endprodukts. In diesem Text werden wir uns die Grundlagen der Fügetechnik ansehen und einige Beispiele für verschiedene Fügeverfahren geben.

Arten der Fügetechnik

Es gibt eine Vielzahl von Fügeverfahren, die je nach Materialien, Anwendungen und spezifischen Anforderungen ausgewählt werden können. Hier sind einige der gängigsten Arten von Fügetechniken:

• Schweißen: Schweißen ist eines der ältesten und am häufigsten verwendeten Fügeverfahren. Es umfasst verschiedene Techniken wie Lichtbogenschweißen, Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen und mehr. Beim Schweißen werden Werkstücke durch eine Schweißnaht dauerhaft miteinander verbunden, wobei das Material an der Verbindungsstelle geschmolzen wird.
• Löten: Löten ist ein Verfahren, bei dem ein Lötmittel auf die zu verbindenden Werkstücke aufgebracht wird. Durch das Erhitzen des Lötmittels schmilzt es und verbindet die Werkstücke. Im Gegensatz zum Schweißen wird beim Löten das Grundmaterial nicht geschmolzen.
• Kleben: Beim Kleben werden die Werkstücke durch eine Klebstoffschicht miteinander verbunden. Kleben ist besonders für Materialien geeignet, die schwer schweißbar oder empfindlich gegenüber hohen Temperaturen sind.
• Nieten: Beim Nieten werden Niete oder Stifte durch die zu verbindenden Werkstücke gesteckt und dann an den Enden verformt oder verschweißt. Dies erzeugt eine dauerhafte Verbindung.
• Mechanische Verbindungen: Mechanische Verbindungen umfassen Techniken wie Verschrauben, Klemmen oder Presspassungen. Diese Methoden erfordern keine dauerhafte Veränderung des Materials und ermöglichen eine zerstörungsfreie Demontage.

Beispiele für die Anwendung der Fügetechnik

• Automobilindustrie: In der Automobilindustrie spielt die Fügetechnik eine zentrale Rolle bei der Herstellung von Fahrzeugen. Schweißen wird für die Karosseriemontage verwendet, während das Kleben in der Fahrzeugverglasung oder bei Verbundwerkstoffen eingesetzt wird.
• Luft- und Raumfahrt: In der Luft- und Raumfahrt werden hochfeste und zuverlässige Verbindungen benötigt. Schweißen und Kleben kommen hier für strukturelle Teile, Triebwerke und Flugzeugkomponenten zum Einsatz.
• Elektronikindustrie: In der Elektronikindustrie werden Lötverfahren eingesetzt, um Leiterplatten und elektronische Bauteile herzustellen. Das Kleben findet Anwendung bei der Montage von Displays, Touchscreens und Gehäusen.
• Medizintechnik: In der Medizintechnik werden Klebstoffe und Schweißverfahren verwendet, um medizinische Geräte, Implantate und Prothesen herzustellen. Hier ist eine präzise und zuverlässige Verbindung von größter Bedeutung.
• Schiffbau: Im Schiffbau werden Schweißtechniken für die Herstellung von Schiffsrümpfen und Komponenten verwendet, während das Nieten traditionell für die Verbindung von Platten und Blechen eingesetzt wurde.

ALPHA LASER, ein führender Anbieter von Laserschweißlösungen, stellt während der Messe Schweißen und Schneiden in Essen (11.09. bis 15.09.23) sein neuestes 1200 W Laserschweißsystem vor, das speziell für das Schweißen an großen und empfindlichen Bauteilen entwickelt wurde, bei denen das konventionelle Schweißen an seine Grenzen stößt. Die leistungsstarken Systeme ermöglichen Schweißaufgaben, die bisher nur im WIG / TIG- und MIG-Bereich realisierbar waren, jedoch mit den Vorteilen des Laserschweißens.

Vorteile des ALPHA LASER 1200 W Laserschweißsystems

• Durch den geringen Wärmeeintrag ins Material ist kein Vorwärmen mehr notwendig, was Zeit und Kosten einspart.
• Minimale Verformung und Rissbildung, wodurch das Schweißen von kritischen und empfindlichen Metallen ohne Rissbildung möglich wird.
• Flexibles Schweißen: Die Systeme ermöglichen sowohl gepulstes als auch kontinuierliches Schweißen je nach Anwendung.

Anwendungsbereiche der 1200 W Laserschweißsysteme

Die leistungsstarken 1200 W Laserschweißsysteme sind ideal für verschiedene Anwendungen, darunter:

• Wellen-Reparatur
• Hartauftragsschweißen mit Draht und Pulver
• Gussreparaturen in Wasserkraftwerken
• Schweißen großer und empfindlicher Bauteile, bei denen das WIG-Schweißen problematisch ist
• Mit diesen Systemen können Drähte mit einem Durchmesser von 1,6 mm aufgeschmolzen werden.

Erweiterungsmöglichkeiten und Automatisierung

Die ALPHA LASER 1200 W Systeme bieten zahlreiche Erweiterungsmöglichkeiten, wie Drehachsen, Schwerlast-Drehachsen und Kipp-Schwenk-Objektive zur schnellen Positionierung des Laserstrahls. Durch die Mabotic Software mit Scanner-Kit können komplexe Bauteilgeometrien gescannt, programmiert und geschweißt werden, was die Automatisierung von Schweißaufgaben ermöglicht.

Innovative Systeme

Die Einführung der leistungsstarken ALPHA LASER 1200 W Laserschweißsysteme markiert einen wichtigen Schritt in der Schweißtechnik für empfindliche Bauteile. Mit diesen innovativen Systemen können anspruchsvolle Schweißaufgaben präzise und effizient ausgeführt werden, während die Nachteile herkömmlicher Schweißverfahren vermieden werden.

Für weitere Informationen über die ALPHA LASER Laserschweißsysteme und deren Anwendungsmöglichkeiten besuchen Sie unseren Messestand 5C10 oder www.alphalaser.eu

Quelle: Pressemitteilung vom 31.07.23

Das WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgasschweißen) ist ein Lichtbogenschweißverfahren, bei dem eine nicht schmelzende Wolfram-Elektrode verwendet wird, um die Schweißnaht zu erzeugen. Es zählt zu den Schutzgasschweißverfahren, da während des Schweißprozesses ein inertes Gas, meist Argon oder Helium, verwendet wird, um das geschmolzene Metall vor der Reaktion mit Sauerstoff und Stickstoff in der Luft zu schützen.

Ablauf des WIG-Schweißens

• Vorbereitung: Die zu verschweißenden Werkstücke werden zunächst gereinigt und präzise positioniert. Die Schweißnaht und die Elektrodenposition werden sorgfältig festgelegt.
• Aufbau des Schweißgeräts: Das Schweißgerät wird entsprechend den Anforderungen eingestellt. Die Schweißstromstärke, die Gasflussrate und andere Parameter werden angepasst.
• Wolframelektrode und Gas: Die nicht schmelzende Wolfram-Elektrode wird in die Schweißpistole eingesetzt. Das Inertgas wird zugeführt, um die Schweißzone vor Oxidation und Verunreinigungen zu schützen.
• Schweißvorgang: Der Schweißer startet den Lichtbogen, indem er die Wolfram-Elektrode nahe an das Werkstück bringt und sie dann wieder entfernt. Der Lichtbogen entsteht und das Material wird geschmolzen.
• Zusatzmaterial: Wenn ein zusätzliches Schweißmaterial benötigt wird, wird es manuell in die Schweißzone eingeführt. Die Zugabe von Zusatzmaterial kann präzise gesteuert werden und ist in einigen Fällen nicht erforderlich, je nach Schweißaufgabe.
• Schweißnaht: Die Wolframelektrode und das Schmelzbad erzeugen die Schweißnaht. Die Qualität der Naht hängt von der Schweißgeschwindigkeit, der Schweißstromstärke und der Präzision des Schweißers ab.

Merkmale des WIG-Schweißens

• Das WIG-Schweißen ermöglicht extrem präzise und saubere Schweißnähte.
• Da die Wolfram-Elektrode nicht schmilzt, wird sie nicht in die Schweißnaht einbezogen und trägt nicht zum Schweißmaterial bei.
• Die Verwendung von Inertgas als Schutz schafft eine reine Schweißzone mit minimalem Risiko von Verunreinigungen.
• Das Verfahren kann bei verschiedenen Metallen wie Aluminium, Edelstahl, Kupfer und Nickel angewendet werden.
• Das WIG-Schweißen erfordert aufgrund seiner Präzision und Kontrolle eine gewisse Erfahrung und Geschicklichkeit des Schweißers.

Anwendungen des WIG-Schweißens

Das WIG-Schweißen wird in vielen Branchen eingesetzt, insbesondere wenn hohe Anforderungen an die Schweißqualität gestellt werden. Beispiele für Anwendungen sind:

• Herstellung von Flugzeugteilen und Raumfahrzeugen, wo hochfeste und zuverlässige Schweißnähte erforderlich sind.
• Lebensmittel- und Pharmaindustrie, wo saubere und nicht kontaminierte Schweißnähte für Hygiene und Sicherheit unerlässlich sind.
• Herstellung von Edelstahlbehältern und Rohrleitungen, bei denen präzise und dichte Schweißnähte gefordert sind.
• Kunstschmiedearbeiten und Metallverarbeitung, wo präzise Schweißnähte für ästhetische und dekorative Zwecke benötigt werden.

Präzision und Vielseitigkeit

Das WIG-Schweißen ist aufgrund seiner Präzision und Vielseitigkeit ein weit verbreitetes Schweißverfahren, das in vielen anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt wird. Es ermöglicht hochwertige und dauerhafte Schweißverbindungen und wird von erfahrenen Schweißern in verschiedenen Industriezweigen geschätzt.