Laserschweißen vereint Widersprüche: Es kann genau und reproduzierbar sein, aber es geht auch sehr schnell. Darum ist die Technologie paradoxerweise zum einen überall dort präsent, wo es auf Präzision ankommt – und zum anderen genau dort, wo das nicht der Fall ist. Das macht die Technologie so flexibel einsetzbar - und Schutzgase sind der Schlüssel zur Perfektion im Laserschweißen.

Am häufigsten lasergeschweißt sind heute einerseits große, metallische Teile, bei denen es auf äußerste Präzision und Verlässlichkeit ankommt, und andererseits einfache Kunststoffelemente in Konsumprodukten, bei denen es nicht viel ausmacht, wenn die Verbindungsqualität nicht hundertprozentig ist.

Zum einen setzt die Automobil- oder Flugzeugindustrie auf das innovative Laserschweißverfahren, um sicher zu stellen dass sicherheitskritische Karosserieteile in reproduzierbarer, garantierter Form aneinander geschweißt werden. Zum anderen werden Ober- und Unterteile von DVD-Playern und Playstation-Controllern aneinander gelasert, weil es kaum jemanden stört, wenn da der eine oder andere Schweißpunkt aufgeht. Wie geht das zusammen?

Reproduzierbarkeit und Automatisierbarkeit

Man muss sich die Vorteile und den Ursprung von Laserschweißen in Erinnerung rufen, um diesen Widerspruch zu verstehen. Das ist eine hohe Schweißgeschwindigkeit von bis zu 20 Metern pro Sekunde bei schmaler Schweißnaht, eine geringe Veränderung des zu schweißenden Werkstoffs wegen der niedrigen Streckenenergie, die vom Laser im Vergleich zu herkömmlichen Schweißtechnologien eingebracht wird, sowie die gute Reproduzierbarkeit und Automatisierbarkeit des Prozesses.

Dazu kommen die vergleichsweise hohen Anlagenkosten, die eine Investition in Laserschweiß-Anlagen zuallererst für große Industriebetriebe attraktiv machten. Diese nutzen die Vorteile auf sehr unterschiedliche Art und Weise. Das lässt sich anhand zweier typischer Beispiele leicht illustrieren.

Darum rosten Autos nicht mehr

Erinnern Sie sich noch an rostige Autos? Die Rostbeule, meist von einer Schweißnaht ausgehend, tauchte früher fast bei jedem PKW irgendwann im Laufe seines Lebenszyklus auf. Dass der Rostbefall im Auto nahezu vollständig der Vergangenheit angehört, das liegt – neben Verbesserungen in den verwendeten Metalllegierungen – unter anderem auch am Laserschweißen. Rost entsteht, wenn durch ungenügende Abschirmung einer Schweißnaht Feuchtigkeit eindringt und das Metall über kurz oder lang von innen heraus oxidieren lässt. Für das Abschirmen sind beim Laserschweißen die Schutzgase verantwortlich, doch bei mehr als 5.000 Schweißpunkten pro PKW reichte ein einziger Flüchtigkeitsfehler, und schon stieg der Rost als Passagier zu.

Laserschweißen verhindert solche Flüchtigkeitsfehler: Dieses Schmelzschweißverfahren minimiert durch die Geschwindigkeit und die zielgerichtete, schmale Naht von Haus aus die Gefahr von Feuchtigkeitseintritt. Ist die Schweißnaht dann noch richtig abgeschirmt, ist die Entstehung von Rost entlang der Verbindungsstelle praktisch ausgeschlossen.

Das Schmelzverfahren sorgt zudem auch noch für stabilere Verbindung und mehr Steifigkeit der Karosserie im Falle eines Crashs. Darum hat sich Laserschweißen überall dort durchgesetzt, wo Metallteile korrosionssicher, stabilisierend und in hoher Stückzahl miteinander verbunden werden müssen: Hier war die Automobilindustrie tatsächlich der Vorreiter, für den sie in vielen Bereichen gehalten wird, und findet zunehmend Nachahmer in kleineren Metall verarbeitetenden Branchen.

Hohe Stückzahlen, steuerbare Prozessqualität

Das andere Ende der Leistungsskala markieren Kunststoffhüllen um Konsumprodukte wie sie von Radios oder Fernbedienungen bekannt sind. Die Qualitätserwartungen an diese Art von Produkten ist nicht besonders hoch, dafür ist der Preisdruck enorm. Daher ist eine effiziente Produktion mit hohen Stückzahlen und automatisierten Prozessen Voraussetzung – hier kommt ebenfalls der Laser beim Schweißen zum Einsatz. Diese Technologie ersetzt zunehmend andere Fügetechniken wie Kleben, Ultraschall oder Vibrationsschweißen.

Einer der Vorteile ist, dass die empfindlichen Elektronikkomponenten, die durch die Kunststoffhülle geschützt werden sollen, beim Laserschweißen durch den lokal stark begrenzten Wärmeeintrag nicht gefährdet werden. Auch die Anpassung an neue Bauteilgeometrien bei neuen Serien ist mit dem Laser leichter als mit anderen Anlagen. Hier ist es also die gut steuerbare Prozessqualität, die den Ausschlag fürs Laserschweißen gab, und nicht so sehr die Ergebnisqualität.

Letztere ist mit dem Laser freilich extrem gut steuerbar: Während bei billigen Konsumprodukten mit dem Laser so geschweißt werden kann, dass die minimalen Qualitätsanforderungen erfüllt sind und eine geplatzte Naht keine relevanten Folgen hat, so kommen laserschweißbare Thermoplaste zunehmend auch in hochwertigen Produkten wie zum Beispiel in der Medizintechnik zum Einsatz. Der Vorteil des Laserschweißens hier: Extrem hygienische Prozesse, da keine Materialberührung passiert, und kaum Materialverzug.

Flexibilität ist Trumpf

Die höchst unterschiedlichen Beispiele für typische Einsatzgebiete des Laserschweißens zeigen die wohl größte Stärke: Es ist extrem flexibel und kann auf völlig anders gelagerte Aufgabenstellungen so adaptiert werden, dass das sowohl qualitativ als auch wirtschaftlich bestmögliche Ergebnis erzielt werden kann. Das macht Laserschweißen zur Fügetechnologie der Zukunft.

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