HYBRILAS

Schweißen von Dickblech mit brillanten Laserstrahlquellen

Eyecatcher HybrilasZiel dieses Forschungsprojektes ist die Bereitstellung einer Laser-MSG-Hybrid Vefahrensstrategie und der notwendigen Prozesstechnik zum fehlertoleranten Einseiten-Schweißen von Grobblechen aus Stahl mit mehr als 20 mm und Aluminium mit bis zu 15 mm Wandstärke. Die Nutzbarkeit dieses neuen Fertigungsverfahrens ermöglicht ein Verschweißen von größeren Materialstärken in einer Schweißoperation gegenüber konventionellen schweißtechnischen Prozessen, sowie neue konstruktive Freiheiten, die erhebliche Mengen an Zusatzwerkstoff einsparen. Zukünftiges Ziel ist die Fertigungszeit gegenüber konventionellen Mehrlagen-Lichtbogenverfahren zu reduzieren. Um diese Ziele zu erreichen müssen Prozessgrenzen bisheriger Verfahren überschritten werden. Die Lösungsansätze zielen auf die robuste Einsetzbarkeit des Verfahrens bei praxisüblichen Schweißpositionen, Spalt- und Toleranzmaßen ab. Ausgenutzt werden sollen dabei neuartige Festkörperlaser mit hoher Strahlleistung, die im Rahmen eines neuen Lösungsansatzes im Querpendelbetrieb und in Kombination mit einem vorlaufenden sowie nachlaufendem MSG-Brenner eingesetzt werden sollen. Resultierende wirtschaftliche Vorteile und die gesteigerte Bearbeitungsgeschwindigkeit ermöglichen dem Anwender zukünftige Wettbewerbsvorteile auszunutzen.

Hintergrund für dieses Forschungsprojekt ist das Fehlen eines laserbasierten Schweißverfahrens, mit dem Blechdicken von 20 mm und mehr miteinander einlagig verschweißt werden können. Im industriellen Einsatz werden dazu zeitintensive Mehrlagen-MSG- und Unterpulverschweißprozesse in Wannenlage eingesetzt. Diese Anwendungen erfordern einen erheblichen Einsatz an Schweißzeit und Zusatzwerkstoff sowie Aufwand für die Nahtvorbereitung. Aus früheren Untersuchungen konnte ermittelt werden, dass die Nutzung von Laserstrahlquellen beim Verschweißen von Feinblech zu einer Verkürzung der Fertigungszeit, geringerem Verzug der Bauteile und sehr schmalen Nähten führt. Die erforderlichen Toleranzen müssen für die ausschließliche Schweißung mit modernen Laserstrahlquellen mit großer Sorgfalt eingehalten werden, was sowohl die Nahtvorbereitung als auch die Materialpositionierung zueinander betrifft. Die eingesetzten Hochleistungs-Festkörperlaser bringen zudem Vorteile im Bauvolumen, der Wellenlänge und durch die variablere Strahlführung im Gegensatz zu weit verbreiteten CO2-Lasern.

Die Durchführung des Forschungsprojektes beginnt mit der Planung und Konstruktion des Bearbeitungskopfes. Im folgenden Schritt wird mit der Prozessentwicklung für die Wannenlage begonnen in der ein stabiler Prozess angestrebt wird. Darauf aufbauend werden die Parameter auf Kehlnähte und Zwangslagen übertragen, sowie die Grenzblechdicke ermittelt. Das Forschungsprojekt schließt mit der Entwicklung eines Bearbeitungskopfes für den Serienbetrieb und dem Aufbau einer Pilotanlage ab.

Ansprechpartner:

Dr. Wolfgang Scheller
Salzgitter-Mannesmann-Forschung GmbH
Ehinger Str. 200
47259 Duisburg
E-Mail: w.scheller@du.szmf.de
Tel. (0203) 999-3170
Fax (0203) 999-4424
Projektpartner:
EWM Hightec Welding GmbH
Laser Zentrum Hannover e.V.
Messer Group GmbH
Nordic Yards Warnemünde GmbH
Precitec KG
Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH
SIAG Tube & Tower GmbH
SLV Halle