In der Instandhaltung, Veredelung oder der Realisierung von verschweißten dreidimensionalen Objekten kommt Laserschweißen zum Einsatz. Wie das geht, erklären die vier Grundvarianten, die unter diesem Begriff zusammengefasst werden: Ein kleines Laserschweiß-Glossar.

Beim Laserstrahlschweißen hat sich mittlerweile eine Vielzahl an Varianten entwickelt, die eine große Bandbreite an Anwendungs- und Kombinationsmöglichkeiten eröffnen. Die Grundlagen dafür sind in einer Europanorm niedergeschrieben: Die EN ISO 4063 beschreibt, wie mit gebündeltem Licht die nötige Wärme erzeugt wird, um die Kanten von zu verfügenden Werkstücken zu verflüssigen. Abgesehen von den vielen Lichtquellen gibt es vier grundsätzliche Verfahren, die auf der Technologie „light amplification by stimulated emission of radiation“ aufsetzen. Sie verfolgen alle sehr unterschiedliche Ziele.

Tiefschweißen

Nutzt man die hohe Leistungsdichte, die mit Lasern erzeugt werden kann, so spricht man vom Tiefschweißen. Dabei sind 1 MW pro m2 nötig, wodurch das Metall nicht nur aufgeschmolzen, sondern auch Dampf erzeugt wird. Die entstehende Dampfkapillare, das Keyhole, ist von Metallschmelze umgeben.

Bei der Bewegung durch den Werkstoff fließt diese Schmelze hinter dem Keyhole in die Naht und erstarrt an dessen Rückseite. Genutzt wird das, um möglichst tiefes Eindringen ins Material zu ermöglichen und dicke Werkstücke zu verfügen. Tiefschweißen ist deshalb auch die bevorzugte Technik für Hybridschweißverfahren.

Wärmeleitungsschweißen

Wenn hohe Geschwindigkeiten sowie schmale und schlanke Schweißnahtformen die elementaren Produktionsfaktoren sind, greift man zum Wärmeleitungsschweißen. Dabei können dünnwandige Teile mit einer glatten, abgerundeten Schweißnaht verbunden werden. Die benötigt keine Nachbearbeitung. Die wesentlich geringere Leistungsdichte sorgt für Nähte, die meist breiter als tief sind. Wegen des geringen Wärmeeintrags wird diese Fügetechnologie nicht nur für metallische Werkstoffe, sondern beispielsweise auch für Kunststofflaserschweißen angewandt.

Scannerschweißen

Beim Scannerschweißen wird der Geschwindigkeitsvorteil der Lasertechnologie auf die Spitze getrieben, indem der Fügeprozess auf den Kopf gestellt wird. Anstatt das Werkstück oder den Schweißkopf zu bewegen, wird der Laserstrahl einfach dorthin gelenkt, wo etwas zu Schweißen ist. Dazu werden Drehspiegel benutzt, die ein Umrüsten oder aufwändiges Bewegen nicht mehr nötig machen. Die flexible Strahlführung beschleunigt nicht nur klassische zweidimensionale Schweißaufgaben, sondern erlaubt auch 3D-Objekte robotergeführt und automatisiert zu schweißen.

Laserauftragsschweißen

Außerhalb des deutschen Sprachraums ist hier vom LMD-Verfahren die Rede: Mit „Laser Metal Deposition“ ist ein generatives Fertigungsverfahren gemeint. Beim laser cladding erzeugt der Laser an einer metallischen Oberfläche ein Schmelzbad, in das Metallpulver eingebracht wird. Mit Draht statt mit Pulver wird LMD-Schweißen vor allem bei manuellen Laserschweißanlagen eingesetzt.

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