NEWS 2.15 2. Gruppe Laserstrahlschweißen am Fraunhofer IWS Die Gruppe »Laserstrahlschweißen« beschäftigt sich mit der Entwicklung neuester Fügetechnologien auf den Gebieten Antriebsstrang, Luft- und Raumfahrttechnik sowie Karosserie- und Stahlbau. Dafür besitzt die Gruppe eine breite Expertise bei der Durchführung von öffentlich geförderten und bilateral mit der Industrie realisierten Abb. 4: Laserschweißprozess mit Scanner für Edelstahl Projekten. Unser Service: - Entwicklung von laserbasierten Schweißprozessen für schwierig schweißbare Kontakt Werkstoffe - Beratung und Erarbeitung von Machbarkeitsstudien - Durchführung von F&E-Arbeiten zusam- Dr. Dirk Dittrich Gruppenleiter Laserstrahlschweißen men mit Industriepartnern und in Geschäftsfeld Fügen öffentlichen Projekten Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und - Systementwicklung zusammen mit unseren Partnern - verfahrenstechnische Unterstützung bei Strahltechnik IWS Dresden Winterbergstraße 28 01277 Dresden, Germany Prozesseinführungen, Schulungen von Ingenieuren und Anlagenbedienern - Schadenfallanalysen Tel.: +49 (0) 351 83391-3228 Fax.: +49 (0) 351 83391-3210 [email protected] www.iws.fraunhofer.de TAILORED JOINING LASER-MEHRLAGEN-ENGSTSPALTSCHWEISSEN FÜR BAUTEILE MIT GROSSER WANDSTÄRKE LASER-MEHRLAGEN-ENGSTSPALTSCHWEISSEN FÜR BAUTEILE MIT GROSSER WANDSTÄRKE Aufgabe Lösung Ergebnisse Anwendungspotenzial Anwendungen zum Laserstrahlschweißen Das Laser-MES-Verfahren wird von den For- Die Fügestelle, ist durch eine zuvor individuell Das Laser-MES-Verfahren weist gegenüber für hochfeste Werkstoffe haben sich im schern am Fraunhofer IWS entwickelt, um ermittelte Fugenbreite sowie einen sehr klei- dem klassischen Laserstrahlschweißen ent- industriellen Umfeld stark etabliert. Dennoch bisherige Prozessgrenzen beim Tiefschweißen nen Öffnungswinkel (< 4°) gekennzeichnet. scheidende Vorteile auf. So können riss- und sind laserbasierte Verfahren für Dickblechan- (> 10 mm) mit dem Laserstrahl weitgehend Durch das Laser-MES-Verfahren entsteht eine umwandlungskritische Werkstoffe mit sehr wendungen unüblich. Vor allem hohe Inves- aufzuheben. Bei der mehrlagig ausgeführten riss- und bindefehlerfreie Schweißverbindung niedriger Streckenenergie, also geringer titionskosten haben den Lasereinsatz hier Schweißnaht werden sehr kleine Schmelzbad- mit großem Aspektverhältnis (50 mm / 4 mm), Laserleistung, geschweißt werden. Das spart bisher verhindert, weshalb konventionelle größen, wie sie aus dem klassischen Laser- die durch homogen miteinander verbundene Investitionskosten. Der Bauteilverzug nach Schweißtechniken das Rückgrat für die Her- strahlschweißen bekannt sind, beibehalten. Lagen gekennzeichnet ist. Der Energieeintrag dem Schweißen ist gering und sinkt mit stei- stellung von Schweißkonstruktionen aus Dabei werden die Vorteile des Laserstrahl- in das Bauteil und die aufgeschmolzene gender Blechdicken, das spart Nacharbeits- dicken Blechen darstellen. schweißens, geringer und lokal begrenzter Menge des meist sehr teuren Schweißzusatz- aufwand. Das Verfahren bietet sich somit für Energieeintrag ins Bauteil, reduzierter Bauteil- werkstoffs sind im Vergleich zu konventio- das Schweißen dickwandigen Bauteile im Um den steigenden Anforderungen gerecht verzug auch für Dickblechanwendungen nellen Verfahren sehr gering. Große Fehlstel- Schiff-, Kran- oder Flugzeugbau an. Aber zu werden und das große Wertschöpfungs- realisiert. Die hohe Leistungsintensität im len und Poren sind beim Laser-MES-Verfahren auch für hochbelastete Bauteile aus dem potenzial bei der Herstellung von dickwan- Fokus wird gleichermaßen für die lokale Auf- aufgrund der geringen Schmelzbadgröße Energiesektor, wie z. B. Läuferwellen und digen Bauteilen weiterhin für Deutschland schmelzung der Bauteilflanken und des nahezu ausgeschlossen. Das Verfahren ist der- Tanks ist das Verfahren eine wirtschaftliche attraktiv zu halten, beschäftigt sich das Schweißzusatzwerkstoffs genutzt. zeit zwischen 15 und 50 mm Bauteildicke Alternative zu herkömmlichen Schweißtech- Fraunhofer IWS Dresden mit der Entwicklung skalierbar, größere Blechdicken, bis zu nologien. laserbasierter Verfahren für das Fügen im 200 mm, sind in der Erprobung. Dickblechbereich. Das Laser-MehrlagenEngstspaltschweißen (Laser-MES) aus dem IWS stellt einen neuen Ansatz für die Herstellung von Schweißkonstruktionen aus dicken Blechen aber auch für Reparaturaufgaben dar. Es zeigt effiziente und skalierbare Möglichkeiten für das Schweißen warmfester Stähle, für Aluminium und für nickel- Abb. 1: Abb. 3: Prinzipskizze der Laser-MES-Technologie basierte Hochtemperaturwerkstoffe auf. Querschiffe von Schweißverbindungen nach dem Laser-Mehrlagen-Engstspaltschweißen Abb. 2 : Schweißkopf für das Laser-MES-Verfahren (CAD-Darstellung)