20140708-lzh-hybrilas_final_de

P RE S S E M I T TE I L U N G
Dicke Bleche schnell schweißen
Dicke Rohre und Metallplatten aus Aluminiumlegierungen
oder Stahl können mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten
von 6 m/min bzw. 1,5 m/min mit einem am Laser Zentrum
Hannover e.V. (LZH) entwickelten Hybridschweißprozess
gefügt werden. Der laserbasierte Prozess ermöglicht,
zukünftig Prozesszeiten – und damit Fertigungskosten von
Flüssiggastanks und Pipelines – erheblich zu senken.
 Pressemitteilung
Hannover, 08. Juli 2014
 Kontakt
Lena Bennefeld
Marketing & Communications
+49 511 2788-238
[email protected]
Wissenschaftler der Gruppe „Fügen und Trennen von Metallen“
am LZH haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich
Aluminiumbleche mit einer Dicke von bis zu 12 mm einseitig
fehlerfrei schweißen lassen. Dafür kombinieren sie einen
Laserstrahl mit zwei Metallschutzgas (MSG) -Brennern. Ein
Scannerspiegel ermöglicht eine Pendelbewegung des
Laserstrahls quer oder längs zur Vorschubrichtung. Das
Fügeverfahren erreicht Vorschubgeschwindigkeiten von 5 m/min
bis 6 m/min. Mit dem Prozess können Spaltbreiten von bis zu
0,4 mm und Kantenversätze von bis zu 2 mm überbrückt werden.
Im Bereich der Stahlwerkstoffe können die Ingenieure Bleche bis
zu einer Dicke von 23 mm mit einer Geschwindigkeit von
1,5 m/min einlagig schweißen.
Perfekte Schweißnaht
Das neuartige Verfahren ist nicht nur extrem schnell: Im Vergleich
zur herkömmlichen Methode, mit mehrlagigen
Lichtbogenprozessen, ist die Schweißnahtgeometrie sehr schmal
und der Verbrauch an Zusatzwerkstoff wesentlich geringer. Dabei
ist die Qualität der Schweißnaht sehr gut: Die Verbindungen an
Blechen der Aluminiumlegierung EN AW-6082-T6 mit einer Dicke
von 12 mm erreichen die höchste Bewertungsgruppe B für
Schweißnahtunregelmäßigkeiten nach DIN EN ISO 12932 und
DIN EN ISO 13919-2.
Im Vergleich zu konventionellen Verfahren ist ein weiterer Vorteil
des kombinierten Prozesses, eine geringere Wärmeeinbringung
Redaktion:
Dipl.-Biol. Lena Bennefeld | Marketing & Communications | +49 511 2788-238 | [email protected]
Laser Zentrum Hannover e.V. | Hollerithallee 8 | 30419 Hannover | +49 511 2788-0 | www.lzh.de
und damit ein geringer Bauteilverzug. Für den
Hybridschweißprozess wird ein Festkörperscheibenlaser mit einer
Ausgangsleistung von 16 kW eingesetzt.
Zwölfmal schneller als Metallschutzgasschweißen
Um ein Stahlblech mit einer Dicke von 30 mm zu fügen, sind beim
konventionellen Schutzgasschweißen eine Heftnaht und etwa
sechs Fülllagen notwendig. Beim Hybridprozess reichen dagegen
zwei bis drei Lagen aus. Die erste Lage wird mittels LaserstrahlMSG-Hybridschweißen erzeugt. Sie ersetzt die Heftlage sowie die
ersten vier Lagen der herkömmlichen Lichtbogenprozesse.
Anschließend werden in der Gegenlage eine oder zwei Fülllagen
mittels MSG geschweißt. So lässt sich mit dem
Hybridschweißprozess ein Bauteil mit einer Länge von 1,5 Metern
innerhalb von einer Minute schweißen, wohingegen der
konventionelle Prozess zwölf Minuten benötigt.
Vorteile kombiniert, Nachteile kompensiert
Grundlegende Vorteile beim Hybridschweißen sind auftretende
Synergieeffekte zwischen dem Lichtbogen des MSG-Brenners und
dem Laserstrahl. Beim kombinierten Prozess wird der Laserstrahl
in die Schmelze des Zusatzwerkstoffes des MSG-Prozesses
eingekoppelt: Der Zusatzwerkstoff wird durch den Lichtbogen
aufgeschmolzen, absorbiert im schmelzflüssigen Zustand die
Energie des Laserstrahls und überträgt diese in die Fügezone
zwischen den Blechen. Laserstrahl- und Lichtbogenprozess
stabilisieren sich dabei gegenseitig und ermöglichen so für
Lichtbogenprozesse verhältnismäßig hohe
Schweißgeschwindigkeiten bei hohen Spaltenbreiten.
Das Verbundvorhaben „HYBRILAS: Schweißen von Dickblechen
mit brillanten Laserstrahlquellen“ war Teil der Förderinitiative
„MABRILAS: Materialbearbeitung mit brillanten Laserstrahlquellen“
und wurde durch das Bundesministerium für Bildung und
Forschung gefördert und durch das VDI Technologiezentrum
unterstützt.
Zu der Pressemitteilung gibt es drei Bilder und ein Video.
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Bildunterschrift Bild 1: Der Laser-Hybridschweißprozess kombiniert die Vorteile von Laserstrahl- und
Metallschutzgasschweißen. Foto: LZH
Bildunterschrift Bild 2: Mit dem am LZH entwickelten Hybridschweißprozess können zukünftig Fertigungskosten
von Pipeline-Rohren reduziert werden. Foto: LZH
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Bildunterschrift Bild 3: Der Hybridschweißprozess erzeugt eine sehr schmale Schweißnaht, hier an einem
Aluminiumblech (oben im Querschliff, unten in Decklage). Foto: LZH
Videounterschrift Video 1: Der Hybridschweißprozess für Stahlwerkstoffe erreicht Vorschubgeschwindigkeiten
von 1,5 m/min bei 20 mm starken Blechen. Video: LZH
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für
innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft,
Arbeit und Verkehr geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem
Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet erarbeiten inzwischen über 170 Mitarbeiterinnen und
Mitarbeiter einen Umsatz von 15,993 Millionen Euro (Stand 2013), u.a. aus Erträgen aus Projekten von Bund,
Land, EU und der Industrie.
Der Fokus des LZH liegt auf den Bereichen Optische Komponenten und Systeme, Optische
Produktionstechnologien und Biomedizinische Photonik. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von
Naturwissenschaftlern und Maschinenbauern ermöglicht innovative Ansätze für Herausforderungen
verschiedenster Bereiche: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme bis hin zu
Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizintechnik oder
den Leichtbau im Automobilsektor. 17 Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH
schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung
und Industrie.
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