Hochleistungslaser Weltrekord: Dicke Stahlbauteile schneller schweißen

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Trumpf und die RWTH Aachen erzielen einen Weltrekord: Mit einem Hochleistungslaser lassen sich 14 Zentimeter dicke Stahlbauteile in einem Arbeitsgang schweißen. Das Verfahren soll die Fertigung großer Stahlstrukturen deutlich beschleunigen.

Trumpf hat gemeinsam mit Forschungspartnern von der RWTH Aachen einen neuen Weltrekord beim laserbasierten Tiefschweißen aufgestellt. Mit einem Hochleistungslaser gelang es, Stahl bis zu einer Tiefe von 14 Zentimetern in einem einzigen Schweißvorgang zu verbinden. Bisher erreichten vergleichbare Laserverfahren Schweißtiefen von lediglich 6 Zentimetern. Das neue Verfahren, das Laserschweißen im Vakuum (LaVa), kann die Fertigung großer Stahl- und Aluminiumstrukturen erheblich beschleunigen, etwa bei Windkraftanlagen oder im Schiffbau. 

„Wir zeigen mit diesem Rekord, dass sich die Grenzen des industriellen Laserschweißens deutlich verschieben lassen. Was heute noch viele einzelne Schweißlagen erfordert, könnte künftig in deutlich weniger Arbeitsschritten gelingen“, sagt Simon Olschok, verantwortlich für die Tiefschweißversuche an der RWTH Aachen. Grundlage der Versuche ist ein 50 kW starker Hochleistungslaser von Trumpf. „Schweißen bestimmt heute oft den Takt der gesamten Fertigung. Wenn wir die Zahl der Schweißlagen drastisch verringern, gewinnen Hersteller wertvolle Zeit und Produktivität”, sagt Marc Hummel, als Business Development Manager bei Trumpf verantwortlich für Anwendungen mit Hochleistungslasern

Von Offshore-Windparks bis zur Kernfusion

Von Tiefschweißverfahren mit Hilfe von Lasern können zahlreiche Branchen profitieren. Dazu zählen etwa Hersteller von Offshore-Windkraftanlagen, die mehrere Zentimeter dicke Stahlstrukturen für Monopiles und Fundamente fertigen. Auch Werften, Hersteller von Pipelines sowie Unternehmen aus dem Anlagen- und Schwermaschinenbau könnten ihre Fertigungsprozesse deutlich beschleunigen. Für all diese Anwendungen müssen die Hersteller besonders dickwandige Stahlkomponenten wirtschaftlich und zuverlässig miteinander verbinden. 

Dicke Stahlbauteile schnell schweißen

Bislang müssen Anwender dickwandige Stahlbauteile häufig in vielen einzelnen Schweißlagen fertigen. Die Schweißnaht wird dabei Schicht für Schicht aufgebaut. Das ist teuer und zeitaufwendig. Das neue Laserverfahren verringert die erforderliche Anzahl der Schweißlagen deutlich. „Der Weltrekord ist für uns kein Selbstzweck. Entscheidend ist der Nutzen für die Industrie. Wenn Anwender dicke Stahlbauteile künftig mit deutlich weniger Schweißlagen fertigen können, sparen sie Energie, Zeit, Kosten und erhöhen ihre Produktivität. Genau hier liegt das Potenzial dieser Technologie“, sagt Hummel.

Grundlage des Rekords war ein 50-Kilowatt-Hochleistungslaser von Trumpf. Durch die Strahlformungstechnologie Brightline Weld können Anwender die Energie im Laserstrahl gezielt verteilen, wodurch der Schweißprozess stabiler und präziser wird. Unter verringertem Umgebungsdruck konnte der Laserstrahl (50 mbar) außerdem deutlich tiefer in das Material eindringen als unter Normaldruck. Im Gegensatz zum Elektronenstrahlschweißen ist aber kein technisch aufwendiges Hochvakuum erforderlich. Das macht den Prozess attraktiver für industrielle Anwendungen.

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Laserleistung eröffnet neue Möglichkeiten

“Mit steigenden Laserleistungen erwarten wir weitere Fortschritte beim Tiefschweißen. Die Versuche zeigen bereits heute, welches Potenzial moderne Hochleistungslaser im Zusammenspiel mit einer Strahlformung für die industrielle Fertigung eröffnen”, sagt Olschok von der RWTH Aachen. Ziel sei es, künftig noch dickere Materialien wirtschaftlich in einem Arbeitsgang zu schweißen und damit weitere Anwendungen für das Laserschweißen zu erschließen.