Was ist Laserschweißen

Beim Laserschweißen handelt es sich um ein Verfahren, bei dem ein Laserstrahl als Wärmequelle zum Schweißen von Metallen oder anderen Materialien verwendet wird.

Es handelt sich um ein präzises und gut kontrollierbares Schweißverfahren, das sich ideal für dünne oder Präzisionskomponenten eignet, die ein hohes Maß an Kontrolle und Genauigkeit erfordern. Dies macht es zur idealen Wahl für Branchen wie die Elektronik-, Batterie-, Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie.

Wie funktioniert Laserschweißen?

1. Das Grundprinzip besteht darin, durch Fokussierung eines Laserstrahls hohe Temperaturen zu erzeugen, die das Schweißmaterial lokal aufschmelzen und eine Schweißnaht bilden.
2. Der Laser erzeugt mithilfe optischer und elektrischer Komponenten einen stark fokussierten Lichtstrahl.
3. Der Laserstrahl wird mithilfe des Galvanospiegelsystems auf die Oberfläche gerichtet und bewegt. Die Laserenergie wird von der Werkstückoberfläche absorbiert. Je nach Reflektivität des Materials für den gewählten Lasertyp/die gewählte Wellenlänge wird ein Teil davon auch reflektiert.
4. Die absorbierte Energie wird in Wärme umgewandelt, wodurch sich die Oberfläche schnell erwärmt und ein kleiner Schmelzpool entsteht. In den umliegenden Bereichen kommt es nur zu minimaler Wärmeverzerrung.
5. Das geschmolzene Material erstarrt innerhalb weniger Millisekunden, sodass Verunreinigungen wie Wasserstoff kaum Zeit bleibt, in die Schweißnähte einzudringen.

Was sind die Vor- und Nachteile des Laserschweißens?

Vorteile des Laserschweißens:

1. Kleine Wärmeeinflusszone (WEZ): Aufgrund der konzentrierten Energie des Lasers ist die Wärmeeinflusszone minimal, wodurch Materialverzerrungen und Spannungen reduziert werden.
2. Schneller Prozess: Laserschweißen ist normalerweise schnell und nutzt Hochleistungslaser mit mehreren Kilowatt, um die strengen Produktionsanforderungen zu erfüllen.
3. Einfach zu automatisieren: Das Laserschweißen kann in automatisierte Geräte integriert werden, wodurch es sich für die Produktion im großen Maßstab eignet und die Arbeitskosten senkt.
4. Hochwertige Schweißnähte: Dank der hohen Kontrolle über die Wärmezufuhr ermöglicht das Laserschweißen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren eine schnellere Wärmeabsorption und Abkühlung. Dadurch wird die Zeit, in der Verunreinigungen wie Wasserstoff in die Schweißnaht eindringen und mechanische Schäden verursachen können, minimiert.
5. Gute mechanische Eigenschaften: Da beim Laserschweißen die Wärmezufuhr besser kontrolliert werden kann, werden Verformungen und Verbiegungen der Teile durch Erhitzung minimiert.

Nachteile des Laserschweißens:

1. Hohe Gerätekosten: Die Anfangsinvestition für Laserschweißgeräte ist normalerweise hoch.
2. Lasersicherheit muss gewährleistet sein: Sicherheit ist bei allen Schweißverfahren entscheidend. Beim Laserschweißen ist es unerlässlich, den Laserstrahl und seine Reflexionen abzuschirmen, um Unfälle zu vermeiden.
3. Reflektierende Materialien: Manche Materialien sind möglicherweise nicht für das Laserschweißen geeignet, insbesondere Materialien mit hoher Reflektivität (wie Aluminium und Kupfer), die möglicherweise eine spezielle Behandlung erfordern.

Laserschweißanwendungen

Das Laserschweißen hat ein breites Anwendungsspektrum, darunter:

1. Elektronikindustrie: Wird zum Schweißen von Leiterplatten, Steckverbindern und anderen elektronischen Komponenten verwendet und bietet hochpräzise und kompakte Schweißlösungen.

2. Automobilbau: Wird beim Schweißen von Autoteilen, einschließlich Karosseriestrukturen, Motorkomponenten und Batteriepacks, eingesetzt und bietet hohe Effizienz und Festigkeit.

3. Luft- und Raumfahrt: Wird zum Schweißen von Flugzeugstrukturen, Kraftstofftanks und anderen kritischen Komponenten verwendet und gewährleistet hohe Festigkeit und Haltbarkeit.

4. Medizinische Geräte: Bei der Herstellung medizinischer Geräte und Instrumente wird Laserschweißen zum Verbinden und Abdichten von Präzisionsteilen eingesetzt, um Sicherheit und Wirksamkeit zu gewährleisten.

5. Metallbearbeitung: Wird häufig beim Schweißen und Reparieren von Metallteilen verwendet, insbesondere in Fällen, in denen hohe Präzision und komplexe Formen erforderlich sind.

6. Photovoltaikindustrie: Wird zum Schweißen von Solarzellen verwendet, um die Effizienz und Zuverlässigkeit von Photovoltaikmodulen zu verbessern.

7. Herstellung von Haushaltsgeräten: Bei der Herstellung von Haushaltsgeräten wird Laserschweißen zum Schweißen von Metallgehäusen und Innenkomponenten verwendet, wodurch die Produktqualität verbessert wird.

Aufgrund seiner Effizienz, Präzision und Vielseitigkeit wird das Laserschweißen in zahlreichen Branchen eingesetzt.

Viele Ingenieure und Manager in diesen Branchen glaubten zunächst, dass Laserschweißen ihr Budget übersteigen würde. Sie stellten jedoch schnell fest, dass Laserschweißen sehr erschwinglich ist und die Kosten mit denen des manuellen Schweißens vergleichbar oder sogar niedriger sind, wenn man die Gesamtprozesskosten berücksichtigt.