Automatisiertes Laserschweißen ist ein hochmoderner Fertigungsprozess, der die Präzision der Lasertechnologie mit der Konsistenz und Geschwindigkeit der Automatisierung verbindet.
Im Kern geht es um den Einsatz eines Laserstrahls (in der Regel gesteuert durch eine Scan-Optik, Roboter- oder Portalsysteme), um Materialien kontrolliert und berührungslos zu verschmelzen.
Die Komponente „Automatisierung“ bezieht sich auf die Integration von Laserquellen, Optiken, Bewegungssystemen, Vorrichtungen zur Teilepositionierung und Echtzeitüberwachung. All dies wird durch Software und Rückmeldesysteme gesteuert, um qualitativ hochwertige Schweißnähte im Massenproduktionsmaßstab zu erzeugen.
In diesem Artikel geben wir einen Überblick über die Komponenten automatisierter Lasersysteme, die Vorteile des automatisierten Laserschweißens in verschiedenen Branchen und die verschiedenen Anwendungen.
Inhaltsverzeichnis
In den letzten Jahren haben sich Glasfaser-Laser aufgrund ihrer kompakten Größe, ihrer elektrischen Effizienz und ihrer Strahlstabilität zum am häufigsten verwendeten Lasertyp entwickelt. Die Leistungsstufen reichen von einigen hundert Watt für das Mikroschweißen bis zu einigen zehn Kilowatt für strukturelle Schweißungen.
Andere Laser werden in Spezialfällen eingesetzt, z. B. CO₂-Laser für Kunststoffe und Nichtmetalle, Nd:YAG-Laser für reflektierende Materialien und grüne oder blaue Laser für Kupfer und Aluminium, bei denen die Absorption von Infrarotlicht gering ist.
Laserleistung, Strahlformung und Optikfokussierung bestimmen Eindringtiefe, Breite, Geschwindigkeit und Qualität.
Kleine Spotgrößen erzeugen feine Schlüssellöcher, während defokussierte Strahlen für das Wärmeleitungsschweißen von dünnen Blechen verwendet werden können (hier erfahren Sie den Unterschied zwischen Tiefschweißen und Wärmeleitungsschweißen).
Zu den optischen Konfigurationen gehören:
Es gibt drei Hauptarten der Laserkopfmontage, die im Folgenden beschrieben werden:
Ein System zur Schweißnahtüberwachung ist unerlässlich, wenn Sie das Schweißen automatisieren möchten. Diese Systeme verwenden Rückmeldungen von Sensoren, Kameras und anderen Geräten während des Schweißprozesses, um die Qualität der Schweißnähte zu überprüfen. Die automatische Erkennung fehlerhafter Schweißnähte ist ein großer Vorteil in der Produktion, da sie manuelle Tests zur Qualitätskontrolle überflüssig macht.
Laserschweißsysteme bestehen aus drei Hauptgeräten zur Echtzeitüberwachung der Schweißnaht:
Laser können eine ernste Gefahr für Augen und Haut darstellen. Automatisierte Systeme sind in der Regel in Gehäusen der Klasse 1 eingeschlossen, um zu gewährleisten, dass sie für Bediener auch ohne Spezialbrillen sicher sind.
Diese Gehäuse steuern auch die Rauchabsaugung und verfügen über integrierte Sicherheitsverriegelungen, um den Arbeitsschutzvorschriften zu entsprechen.
Bildverarbeitungssysteme erfüllen zwei Aufgaben:
Das Einspannen stellt sicher, dass keine Zwischenräume zwischen den Teilen vorhanden sind. Schon ein kleiner Zwischenraum kann zu Porosität oder schwachen Verbindungen führen. Moderne Spannsysteme üben gleichmäßigen Druck aus und nutzen mitunter adaptive Vorrichtungen, die Abweichungen der Bauteile ausgleichen.
Beim Batterieschweißen beispielsweise sorgen die Spannvorrichtungen für einen engen Kontakt zwischen den Busbars und den Zellen, sodass vor dem Schweißen ein nahezu lückenloser Kontakt entsteht, der die Qualität der Schweißnähte gewährleistet.
Durch den Einsatz mehrerer Roboter maximiert dieses Laserschweißgerät die Betriebszeit des Lasers, da das Schweißen nach dem Spannen nicht unterbrochen werden muss.
Zusammen bilden diese Komponenten ein System, das hohe Wiederholbarkeit, minimale thermische Verformung und robuste Schweißnähte gewährleistet. Durch kontinuierliche Verbesserungen in den Bereichen Optik, Sensorik und KI-gesteuertes Feedback wurden diese Systeme autonomer und zuverlässiger.
Remote-Laserschweißen bedeutet, dass der Laserkopf physisch von der Laserquelle getrennt ist. Ferngesteuerte Systeme können den Laserstrahl mithilfe von Spiegeln, sogenannten Galvanometern, sehr schnell ausrichten. Sie können auch mit schnell fokussierenden Optiken ausgestattet werden, um sich schnell an Oberflächen mit unterschiedlichen Höhen anzupassen.
Ferngesteuerte Laserköpfe können entweder statisch sein und Komponenten verbinden, die sich in ihrer Sichtlinie befinden. Sie können auch auf Robotern, Portalen oder CNC-Maschinen montiert werden, um maximale Flexibilität zu erreichen und Zugang zu schwierigen Bereichen zu erhalten.
Glasfaser-Laser eignen aufgrund ihrer kompakten Größe und der guten Strahlqualität, die über große Entfernungen erhalten bleibt, ideal für das Remote-Laserschweißen.
Laserschweißen spielt eine entscheidende Rolle in modernen Energie- und Mobilitätssystemen:
Bei der Herstellung medizinischer Geräte ist das Laserschweißen unverzichtbar, um empfindliche Miniaturkomponenten mit hoher Reinigungsfähigkeit und strenger Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu verbinden.
Das Laserschweißen von Kathetern, Führungsdrähten, Herzschrittmachergehäusen und anderen Baugruppen mit kleinem Durchmesser gewährleistet Festigkeit, Sterilität und eine ansprechende Optik. Diese Systeme umfassen häufig integrierte Werkzeuge, Bildverarbeitung und Software für die Validierung und Rückverfolgbarkeit, um die Prozessstabilität zu gewährleisten und die Einhaltung strenger FDA/ISO-Vorschriften zu unterstützen. Schweißanwendungen in der Herstellung medizinischer Geräte umfassen:
Wenn Sie auf der Suche nach einer automatisierten Schweißlösung sind, können wir Sie dabei unterstützen:
Keven is the product line manager for Laserax’s battery welding solutions. He has a strong background in electrical engineering, especially in PLC programming, electrical design, and vision systems. He is often involved in evaluating customer needs to offer adapted industrial solutions.
Das Laserschweißen ist eine hochpräzise und effiziente Schweißtechnologie, die in verschiedenen Branchen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt und der medizinischen Fertigung eingesetzt wird. Es bietet eine große Eindringtiefe, hohe Schweißgeschwindigkeiten und minimale thermische Verformung und ist damit die ideale Wahl für Anwendungen, die Genauigkeit, Geschwindigkeit und Wiederholbarkeit erfordern.
Das Laserstrahlschweißen (LBW) ermöglicht eine präzise und effiziente Verbindung von Materialien mittels eines Laserstrahls. Es überzeugt durch höchste Präzision, Schnelligkeit und die Möglichkeit, auch mit empfindlichen Komponenten zu arbeiten. Damit eignet es sich ideal für Branchen wie Elektronik, Batterien, Automobil und Luft- und Raumfahrt.
Inzwischen kommt Laserschweißen nicht mehr nur für Großserienproduktionsstraßen, sondern für alle Arten von Herstellern in Frage. Nachdem das Laserschweißen nun so leicht zugänglich ist, ist jetzt ein guter Zeitpunkt, dieses bewährte Verfahren näher zu betrachten, das Präzision, Schnelligkeit und Kosteneffizienz verspricht.
