Laser-Punktschweißen und Laser-Nahtschweißen im Jahr 2024

Das Laser-Punktschweißen ist ein Schweißverfahren, bei dem die Kraft eines Laserstrahls genutzt wird, um zwei Metalloberflächen an einem einzigen Punkt zu verbinden. Der Laserstrahl zielt auf einen kleinen Punkt und überträgt genügend Energie, um Metalloberflächen zu schmelzen und miteinander zu verschmelzen. Er ist schnell, präzise und kann verschiedene Metalle schweißen, auch ungleiche Metalle.

Beim Laser-Nahtschweißen werden Oberflächen über eine lange, durchgehende Fläche verschweißt. Wenn die Punkte jedoch nahe beieinander geschweißt werden, sieht das Laser-Punktschweißen wie das Laser-Nahtschweißen aus.

In diesem Artikel erfahren Sie, was Sie mit Laser-Punkt- und -Nahtschweißen erreichen können, wie die verschiedenen Verfahren funktionieren, welches die besten Laserschweißsysteme sind und wie sich das Laserschweißen in Produktionsstraßen für EV-Batterien durchsetzt.

Was ist Laser-Punktschweißen?

Laserschweißen kann zur Herstellung von Schweißpunkten verwendet werden. Diese Schweißnähte sehen ähnlich aus wie die beim Widerstandsschweißen (auch Widerstandspunktschweißen genannt) erzeugten.

Widerstandsschweißen vs. Laser-Punktschweißen

Wie das Laser-Punktschweißen verbindet das Widerstandspunktschweißen Oberflächen an einem einzigen Punkt. Der Unterschied besteht darin, dass beim Widerstandsschweißen Elektroden verwendet werden, die Druck auf die zu verbindenden Flächen ausüben. Außerdem wird elektrischer Strom durch die Elektroden geleitet, um die Oberflächen zu verschweißen. Beim Laser-Punktschweißen werden keine Elektroden benötigt; das Schweißen erfolgt mit einem Laserstrahl.

Methoden des Laser-Punktschweißens

Es gibt verschiedene Methoden des Laser-Punktschweißens. BeimPunkt-Tiefschweißen entstehen kleine, aber tiefe Schweißnähte. Tiefere Schweißnähte werden bevorzugt, um die Festigkeit der strukturellen Schweißnähte zu erhöhen. BeimKonduktionspunktschweißen entstehen größere, aber flachere Schweißnähte. Flachere Schweißnähte sind zu bevorzugen, wenn hitzeempfindliche Materialien beim Schweißen nicht beschädigt werden dürfen.

Was ist Laser-Nahtschweißen?

Laserschweißen kann zur Herstellung von Schweißnähten verwendet werden, d. h. wenn Oberflächen über eine lange, durchgehende Naht verbunden werden. Nahtschweißungen sind stabiler, können lecksichere Dichtungen erzeugen und erhöhen in der Regel die Festigkeit und Haltbarkeit von Produkten.

Man könnte meinen, dass kontinuierliche Nähte mit kontinuierlichen Strahlen ausgeführt werden, d. h. der Laserstrahl wird während des Schweißens kontinuierlich freigegeben. Wider Erwarten kann das Laser-Nahtschweißen jedoch sowohl mit gepulsten Lasern als auch mit Dauerlasern durchgeführt werden.

Gepulste Laser vs. Dauerlaser zum Laser-Nahtschweißen

Gepulste Laser können Laserpulse abgeben und eine Reihe von Flecken erzeugen, die sich überlappen. Die kleine Überlappung zwischen den einzelnen Punkten kann so gering sein – nur wenige Mikrometer – dass die Schweißnaht wie eine Naht aussieht.

Gepulste Laser minimieren die wärmebeeinflussten Zonen, vermeiden thermische Schäden am Werkstück, regeln den Wärmeeintrag, verhindern Verziehen, ermöglichen höhere Schweißgeschwindigkeiten und verbessern die Schweißqualität und Wiederholgenauigkeit.

Dauerlaser erzeugen eine punktfreie Schweißnaht. Sie bieten eine gleichmäßige Wärmezufuhr für einen gleichmäßigen Schweißprozess, verringern die Notwendigkeit mehrerer Durchgänge (oder mehrerer Nähte), ermöglichen das Hochleistungsschweißen dickerer Materialien und sind im Allgemeinen kostengünstiger als gepulste Laser.

Laser-Punktschweißen und Laser-Nahtschweißen: Sind es berührungslose Prozesse?

Laserschweißsysteme werden manchmal als berührungslose Werkzeuge dargestellt, aber das ist irreführend. Zwar schweißt der Laser aus der Ferne, ohne das Werkstück zu berühren, doch müssen die zu verbindenden Komponenten während des Schweißvorgangs zusammengehalten werden. Dies ist zwingend erforderlich, um gute, gleichmäßige Schweißnähte mit Nullspalt zu erhalten.

Aber die Werkzeuge, die zum Zusammenhalten der Teile und zum Schließen des Spalts verwendet werden, fügen mechanische Bewegungen hinzu, die den Schweißprozess verlangsamen können.

Laserax hat ein Laserschweißgerät entwickelt, das mit Hilfe von Roboterarmen Druck auf die zu schweißenden Bereiche ausübt. Die Roboterarme minimieren die durch mechanische Bewegungen verursachten Ausfallzeiten und maximieren so die Betriebszeit des Lasers. Im folgenden Video wird das Verfahren zum Laserschweißen von Busbars in der Batterieherstellung demonstriert.

Abkehr vom Widerstandsschweißen

Während das Widerstandsschweißen für kleine Projekte verwendet wird, eignet sich das Laserschweißen besser für großvolumige, industrielle Anwendungen. Das Widerstandsschweißen ist zwar billiger, aber die hohen Temperaturen können insbesondere hitzeempfindliche Bauteile beschädigen.

Heutzutage ist dies besonders wichtig in Produktionsstraßen für EV-Batterien, wo die Batteriezellen mit Präzision und minimaler Wärmezufuhr behandelt werden müssen.

Die beim Widerstandsschweißen verwendeten Elektroden können eine unzureichende Schweißkraft aufbringen. Ist die Schweißkraft zu gering, kommt es zu schwachen Verbindungen und minderwertigen Schweißnähten. Wenn zu viel Schweißkraft aufgebracht wird, verursachen die Elektroden eine Verformung des Werkstücks und erzeugen eine Schweißnaht mit einer viel zu großen Kontaktfläche.

Diese Probleme lassen sich mit dem Laserschweißen leichter bewältigen, da es eine fortschrittliche Kontrolle der Prozessparameter bietet. Laserax arbeitet mit hochpräzisen Robotern, die den Druck auf die Schweißnähte ausüben und dafür sorgen, dass die richtige Schweißkraft aufgebracht wird.

Vorteile des Glasfaser-Laserschweißens

Laserschweißen ist ein schneller, industrieller Prozess. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von Glasfaser-Laserschweißsystemen. Glasfaser-Laser bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Lasertechnologien wie Nd:YAG-Lasern und CO2-Lasern:

• Höhere Präzision für hochwertige Ergebnisse
• Bessere Ökobilanz
• Besserer elektrischer Wirkungsgrad
• Geringerer Wartungsaufwand
• Niedrigere Betriebskosten
• Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit

Anwendung des Laserschweißens bei der Herstellung von EV-Batterien

Mit dem rasanten Aufschwung der Elektroautoindustrie setzen Automobilhersteller und ihre Zulieferer zunehmend Laserschweißen in ihren Produktionsstraßen ein. Unsere Laser werden derzeit in hochvolumigen Batterie-Produktionsstraßen eingesetzt. Für das Laserschweißen bieten wir mehrere Optionen an, darunter Dauerstrich-Glasfaser-Laser mit einer Laserleistung von bis zu 2000 W.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Sie das Laserschweißen für die Batterieherstellung nutzen können, wenden Sie sich an einen unserer Laserexperten.

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