Laserschweißen

Vom Automobilbau bis hin zur Luft- und Raumfahrt – die Einsatzgebiete für das Laserschweißen sind vielfältig. Entscheidende Vorteile bietet das Verfahren durch seine hohe Schweißgeschwindigkeit und die geringe Wärmeeinbringung.

Laserschweißen: Was verbirgt sich dahinter?

Laserschweißen ist ein Fügeverfahren mit einem fokussierten Laserstrahl, welches aufgrund seiner hohen Präzision in vielen Industrien zum Einsatz kommt. Die Erzeugung der Energie für das Schweißen erfolgt dabei durch einen Hochleistungslaser. Bei Roboterapplikationen wird der energiereiche Laserstrahl üblicherweise mit flexiblen Lichtleitfasern zum Bearbeitungsort geführt. Dort wird die Laserleistung mithilfe einer Optik auf einen kleinen Brennfleck fokussiert. Durch die dabei entstehende hohe Energiedichte wird das Werkstück aufgeschmolzen und die Bauteile verschweißt.

Das Verfahren eignet sich für Werkstoffe und Bauteile, die mit einer schlanken Schweißnaht und niedrigem thermischen Verzug unter hoher Geschwindigkeit verschweißt werden sollen. Das Laserschweißen wird daher für hochpräzise Applikationen in den verschiedensten Branchen, wie z.B. in der Automobilindustrie, in der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizinindustrie eingesetzt.

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Perfekt ausgerüstet für wirtschaftliches Laserschweißen

Kürzere Produktlebenszyklen sind im Zeitalter von Industrie 4.0 immer üblicher. Unsere Roboter und vorkonfigurierten Zellen sind ideal für ein dynamisches Produktionsumfeld und können in kürzester Zeit sowohl auf- als auch umgerüstet werden.

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Optimal aufeinander abgestimmte und individuelle Komponenten

KUKA bietet mit der technologiespezifischen Applikationssoftware KUKA.LaserTech eine maßgeschneiderte Lösung für roboterbasierte Laserapplikationen. Darüber hinaus bieten wir vom Roboter über vorkonfigurierte Schweißzellen bis hin zu vielfältiger Roboterperipherie speziell auf Laseranwendungen abgestimmte Komponenten.

Roboterperipherie

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Laseroptiken

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KUKA.LaserTech

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Punktgenaue Präzision und maximale Vielfalt

Für das innovative Verfahren des Laserstrahlschweißens sprechen im Vergleich zum konventionellen Schweißverfahren vor allem diese Vorteile:

Vorteile

Geringe Stückkosten

dank hoher Prozessgeschwindigkeiten und reduzierter Nacharbeit

Hohe Zuverlässigkeit

durch berührungslose und kraftfreie Prozesse und ein verschleißfreies Werkzeug

Herausragende Qualität

durch geringe Wärmeeinbringung und präzise Laserleistungsregelung

Neue Materialkombinationen

Kupfer-Kupfer, Kupfer-Aluminium

Hohe Festigkeit

durch hohe Einschweißtiefen

Breitgefächerte Anwendung

Vielseitige Einsetzbarkeit des Verfahrens in Ihrer Produktion

Schweißen mit Laser: die zwei leistungsfähigsten Verfahren

Beim Schweißen mit Laser können Form und Qualität der Schweißnaht vielfältig und somit optional an die Aufgabe angepasst werden. Folgende technische Verfahren beim Laserschweißen sind weit verbreitet:

Tiefschweißen

Zum Tiefschweißen sind sehr hohe Leistungsdichten von etwa 1 Megawatt pro Quadratzentimeter nötig. Der Laserstrahl schmilzt das Metall dann nicht nur auf, sondern verdampft es. Durch den Dampfdruck entsteht ein schmales dampfgefülltes Loch, die sogenannte Dampfkapillare, auch Keyhole genannt. Wenn sich der Laserstrahl durch das Werkstück bewegt, umfließt die Metallschmelze die Kapillare und erstarrt auf der Rückseite. Eine schmale, tiefe Schweißnaht mit gleichmäßigem Gefüge entsteht. Tiefschweißen zeichnet sich durch eine hohe Einschweißtiefe und Prozessgeschwindigkeit aus. Durch die hohe Schweißgeschwindigkeit ist die Wärmeeinflusszone schmal und der Verzug gering.

Wärmeleitschweißen

Beim Wärmeleitschweißen schmilzt der fokussierte Laserstrahl die Grundwerkstoffe an der Fügestelle auf. Bei der Erstarrung entsteht eine glatte Schweißnaht, die meist nicht mehr nachbearbeitet werden muss. Daher wird das Wärmeleitschweißen häufig für Sichtnähten verwendet. Durch die hervorragende Konstanz und Regelbarkeit der Laserleistung lassen sich damit auch dünnwandige Bauteile fügen. Die Energie gelangt dabei nur durch Wärmeleitung in das Werkstück, was die Einschweißtiefe begrenzt.

Welche Materialien lassen sich mithilfe des Laserschweißens fügen?

Es können eine Vielzahl an Werkstoffen durch das Laserschweißen gefügt werden. Dabei werden häufig Stahl und Aluminium geschweißt. Aber auch Kupferverbindungen, Kupfer-Kupfer und auch Kupfer-Aluminium, die häufig in der Batteriefertigung benötigt werden, können mit neuesten Laserstrahlquellen und angepassten Wellenlängen, z.B. im grünen oder blauen Spektrum, verschweißt werden.

Um die Schweißoberfläche des Bauteils beim Schweißen mit Laser vor Oxidation zu schützen, wird während des Verfahrens das Schutzgas Argon oder Helium hinzugeführt.

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Aluminium spielt wegen der idealen Kombination von Leichtigkeit und Festigkeit eine wichtige Rolle in der E-Mobilität. Bei Schweiß- und Fügevorgängen stellt Aluminium hohe Anforderungen an die eingesetzten Technologien. Mit umfassendem Prozess-Know-how und den passenden Produkten macht KUKA Sie fit für die technologische Transformation hin zur E-Mobilität. Am Beispiel des Batteriekastens wird deutlich, wie Roboter die Fertigung von Aluminiumbauteilen auf höchstem Qualitätslevel ermöglichen.

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