Metallschweißen bei kleinen Losgrößen
Intelligente Spanntechnik macht das Fügen von Metallen mittels Lasertechnik wirtschaftlich.
Das Fügen von Metallen mittels Lasertechnik setzt sich mittlerweile in vielen Bereichen durch, ob Mikro- oder Makrobearbeitung. Doch die spannende Frage, die sich viele Fertigungsunternehmen stellen müssen, ist die nach der Wirtschaftlichkeit bei kleinen Losgrößen. Denn der Trend nach steigender Variantenvielfalt und individuellen Produkten zeichnet sich immer stärker ab. Antworten auf diese Frage finden Besucher auf der kommenden LASYS 2014, internationale Fachmesse für Laser-Materialbearbeitung. Das komplette Anwendungsspektrum des Lasers in der Materialbearbeitung wie Schneiden, Schweißen, Beschriften, Härten, Beschichten, Strukturieren, Trimmen sowie neue Einsatzgebiete werden präsentiert. Laser-Maschinen, -Verfahren und -Dienstleistungen stehen im Zentrum, sowohl branchen- als auch materialübergreifend.
Abb.: Mit dem Singelmode-Faserlaser lassen sich heute Schweißnahtbreiten von kleiner 100 µm realisieren: Kehlnaht an dünnwandigem Röhrchen. (Bild: LLT Applikation)
Namhafte Aussteller und Forschungsinstitute werden vertreten sein, die viel Erfahrung im Laserschweißen von Metallen mitbringen: „Um die Vorzüge des Laserschweißens wie hohe Produktivität und Qualität voll ausschöpfen zu können“, so Richard Petersen, Vertriebsleiter von Weil Engineering, „ist es notwendig, die Bauteilkonstruktion den Bedürfnissen des Lasers anzupassen. Man spricht hier von der ‚laser-gerechten Konstruktion‘.“ Weitere wesentliche Aspekte sieht er in den Füge-/Stoßformen sowie in der Werkstoffauswahl. „Als große Herausforderung für das Laserschweißen gilt eine hohe Pass- und Lagegenauigkeit des Werkstücks zum Laserstrahl“, so die Erfahrung von Tommy Lindner, Produktmanager bei Laservorm. Diese Aufgabe löst das Unternehmen mit der eigens entwickelten programmierbaren Strahlqualität.
„Besonders bei kleinen Losgrößen spielen die Rüstzeiten eine wichtige Rolle“, berichtet Lindner. Für die hohen Prozessgeschwindigkeiten sei laut dem Laservorm-Experten eine CNC-Bearbeitung fast unerlässlich: „Die Vorrichtung beziehungsweise der Bearbeitungstisch muss eine schnelle Bauteilentnahme und -beschickung gewährleisten, damit die automatisierten und schnellen Prozesse optimal genutzt werden.“ Dem kann sich der Vertriebsleiter von Weil Engineering nur anschließen: „Das Laserschweißen hat sich für kleine Losgrößen etabliert. Notwendig hierzu ist eine intelligente Spanntechnik, die sowohl in ihrer Flexibilität als auch in Bezug auf Umrüstzeit und Kosten diesen Anforderungen gerecht wird. Und auch Dr. Siegfried Pause, Geschäftsführer von LLT Applikation hat erfahren: „Laserschweißen auf CNC-gesteuerten Maschinen lohnt sich bereits bei sehr kleinen Stückzahlen, da die Schweißgeometrie durch ein NC-Programm erzeugt wird. Darüber hinaus ist das Verfahren außerordentlich flexibel bezüglich der Wahl der Schweißparameter und der zu fügenden Werkstoffpaarungen.“
Abb.: Die Fertigungsmaschine von weil engineering zeigt ein Beispiel ausgezeichneter Nahtqualität durch Laserschweißung: Zwei Behälterhälften wurden zu einem Behälter für höchste Druckbelastung zusammengeschweißt. (Bild: weil engineering)
„Mit dem Laserschweißverfahren beim Fügen von Kleinteilen etwa in der Uhrenindustrie, der Medizintechnik, der Mikrosystemtechnik und anderen Branchen wurden teilweise völlig neue Dimensionen erreicht“, betont Pause. Ihm zufolge würden sich mit dem Singelmode-Faserlaser heute Schweißnahtbreiten von kleiner 100 µm realisieren lassen, sodass sich auch sehr kleine und verzugsgefährdete Teile mit dem Laser erfolgreich schweißen lassen. Ein Beispiel sei das Schweißen von Uhrenzahnrädern.
Auch über Zukunftsperspektiven und Trends gibt es auf der LASYS 2014 eine ganze Menge zu erfahren. Was das Laserschweißen für Präzisions- und Mikroteile angeht, sieht LLT-Geschäftsführer Pause den Trend hin zu immer kleineren Bauteildimensionen in Verbindung mit der Optimierung der Prozesse etwa durch spezielle Strahlformungsoptiken oder spezielle Pulssteuerungen: „Und ein Feld für weitere Entwicklung sind Systeme zur Online-Überwachung des Schweißprozesses – zunehmend auch mit Rückkopplung auf die Ansteuerung der Laserparameter und der Vorschubsteuerung.“ „Auch der ‚kalte Abtrag‘ mit Ultrakurzpulslasern findet immer mehr Anwendungen in der Mikrobearbeitung“, ergänzt SITEC-Produktmanager Jens Hahn. Ihm zufolge hätten Direktdiodenlaser beständig die Strahlqualität verbessert und würden durch ihre Robustheit als effizientes Laserwerkzeug wieder attraktiv. Er ergänzt: „Ein weiterer Trend liegt in der Zunahme an Remote-Anwendungen, so dass Laserschweiß- und Laserschneidprozesse mit hochbrillanten Laserstrahlquellen stärker gefragt sind.“ Im Makrobearbeitungsbereich hält der Trend, den Werkstoff Blech verstärkt in der Konstruktion zu berücksichtigen, weiter an.
Messe Stuttgart / CT
