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Laserschweißen als Fertigungsverfahren
Laserschweißen ist ein Verfahren des Metallschweißens und gehört zu den fügenden Fertigungsverfahren. Dabei wird ein Laserstrahl als Wärmequelle verwendet, um eine dauerhafte Verbindung zwischen zwei Werkstücken herzustellen. Der Laserstrahl wird auf das Werkstück gerichtet und erzeugt dort eine hohe Energiedichte, die das Material schmilzt und verdampft. Durch die Bewegung des Laserstrahls wird ein Schmelzbad erzeugt, das die zu schweißenden Teile verbindet.
Metallische Bauteile werden in verschiedenen Industriezweigen mit Laserlicht gefügt, so beispielsweise in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Elektrotechnik, aber auch in der Schmuckindustrie.
Im Bereich der e-Mobility sind insbesondere die Produktion von Batterien und Motoren zu nennen. Bei der Herstellung von Batterien wird das Laserschweißen verwendet, um die einzelnen Batteriezellen miteinander zu verbinden. Hierbei ist eine hohe Präzision und Zuverlässigkeit erforderlich, da die Batterie aufgrund von Temperaturveränderungen und Vibrationen starken Belastungen ausgesetzt ist. Das Laserschweißen bietet hierbei eine besonders hohe Qualität und reproduzierbare Ergebnisse.
Auch bei der Fertigung von Elektromotoren kommt das Laserschweißen zum Einsatz, insbesondere bei der Verbindung von Stator- und Rotorblechen. Hierbei werden die Bleche durch den Laserstrahl schnell und präzise miteinander verbunden, was eine höhere Effizienz und Leistung des Motors ermöglicht.
Ebenso wird das Laserschweißen für die Herstellung von Karosserieteilen in der Automobilindustrie eingesetzt, wodurch eine höhere Festigkeit und Steifigkeit der Teile erreicht wird. Die e-Mobility-Branche setzt vermehrt auf den Einsatz von Leichtbau- und Aluminium-Karosserien, wofür das Laserschweißen besonders gut geeignet ist.
Die Wahl des Lasers hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Materialart, der Dicke des Werkstücks, der gewünschten Schweißqualität und der erforderlichen Schweißgeschwindigkeit. Folgende Laserarten gibt es: CO2-Laser, Nd:YAG-Laser, Faserlaser oder Scheibenlaser.
Vorteile des Laserschweißens
Das Laserschweißen bietet verschiedene Vorteile im Vergleich zu anderen Schweißverfahren:
Hohe Präzision:
Durch den Laserstrahl kann das Schweißen mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit durchgeführt werden. Dies führt zu einer höheren Qualität und Genauigkeit der Schweißverbindungen.
Geringe Wärmeeinflusszone:
Da der Laserstrahl sehr fokussiert ist, wird nur eine kleine Fläche erhitzt, was zu einer geringen Wärmeeinflusszone führt. Dadurch wird das Risiko von Verformungen, Rissen oder Verfärbungen des Materials minimiert.
Hohe Schweißgeschwindigkeit:
Das Laserschweißen ist ein schnelles Verfahren, bei dem große Mengen an Schweißungen in kurzer Zeit durchgeführt werden können. Dadurch wird die Produktivität erhöht und die Produktionskosten reduziert.
Vielseitigkeit:
Der Laserstrahl kann eine Vielzahl von Materialien schweißen, einschließlich Metalle, Kunststoffe und sogar Glas.
Automatisierung:
Das Laserschweißen kann automatisiert werden, was eine hohe Reproduzierbarkeit und Prozesssicherheit gewährleistet. Dadurch wird auch das Risiko menschlicher Fehler minimiert.
Diese Vorteile machen das Laserschweißen zu einer attraktiven Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen wie der Automobil-, Luftfahrt-, Medizin- und Elektronikindustrie.
Varianten der Lasernahterzeugung
Die Form und Güte der Laserschweißnaht kann variieren. Daher unterscheidet man in folgende technische Varianten des Laserschweißverfahrens:
Wärmeleitungsschweißen:
Bei dieser Variante werden die zu verbindenden Werkstücke durch Wärmeleitung miteinander verbunden. Das bedeutet, dass der Laserstrahl die Werkstücke nicht schmilzt, sondern lediglich erwärmt. Die Einschweißung ist hier besonders flach.
Tiefschweißen:
Das Tiefschweißen ist die am häufigsten vorkommende Variante des Laserschweißens. Der Laserstrahl erzeugt auf dem Werkstück eine hohe Energiedichte, die das Material schmilzt und verdampft. Durch die Bewegung des Laserstrahls wird ein Schmelzbad erzeugt, das die zu schweißenden Teile verbindet.
Punkt- und Nahtschweißen:
Das sind Verbindungen mit hoher Festigkeit und geringer Wärmebelastung. Beim Punktschweißen werden kleinste Schweißpunkte mit Durchmessern unter 0,1 mm erzeugt. Meist werden so dünne Bleche oder Metallteile verbunden, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit haben. Das Nahtschweißen hingegen bezieht sich auf das Verbinden von Metallteilen durch das Laserschweißen entlang einer Naht und wird für die Herstellung von Rohren oder Tanks verwendet, die einer hohen Belastungen ausgesetzt sein können.
Scannerschweißen:
Bei dieser Variante wird ein Scanner zur Positionierung des Laserstrahls verwendet. Die Bewegung ermöglicht eine hohe Präzision und Reproduzierbarkeit der Schweißnaht und führt zu einer höheren Qualität und Produktivität.
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