Im Rekordtempo perfekte Nähte mit neuer Hybridtechnik
Ein Hochleistungslaser und zwei Schutzgas-Schweißgeräte, die im Verbund arbeiten, sorgen für perfekte Nähte in kurzer Zeit. Das neue Verfahren eignet sich für Pipelines, Schiffe und Gastanks.
Das Laserstrahl-Schweißverfahren lässt sich mit anderen Schweißverfahren kombinieren. Jetzt gibt es eine neue Hybridtechnik, bei der ein Hochleistungslaser und zwei Schutzgas-Schweißgeräte im Verbund arbeiten. Damit können Bleche perfekt im Rekordtempo geschweißt werden.
Foto: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
In Deutschland werden nur noch Spezialschiffe gebaut, für Kreuzfahrten etwa. Tanker und andere Schiffe, die praktisch am Fließband hergestellt werden, produzieren vor allem asiatische Werften. Dort sind die Kosten weitaus geringer. Mit einem neuen Schweißverfahren könnten deutsche Werften ein wenig aufholen. Es ist weitaus schneller als die Verbindungstechniken, die heute eingesetzt werden. Es benötigt weniger Zusatzmaterial, um die Fugen auszufüllen und die Erhitzung ist geringer, sodass sich die zusammengefügten Teile weniger verziehen, also weniger Aufwand betrieben werden muss, um die gewünschte Form wieder herzustellen.
Der Laser-Hybridschweißprozess kombiniert die Vorteile von Laserstrahl- und Metallschutzgasschweißen.
Quelle: LZH
Das so genannte Hybridschweißen haben Wissenschaftler am Laser Zentrum Hannover (LZH) entwickelt. Die Arbeit teilen sich ein Laser mit einer Leistung von 16 Kilowatt und zwei Metallschutzgasbrenner. Spiegel lassen den Laserstrahl in der Fuge tanzen, je nach der Geometrie des Bauteils quer zur Naht oder parallel dazu. Gleichzeitig treten die beiden Metallschutzgasbrenner in Aktion. Das sind spezielle Elektroschweißgeräte, die zwischen Bauteil und Zusatzmaterial, das kontinuierlich in die Naht geschoben wird, einen Lichtbogen erzeugt, sodass es schmilzt. Schutzgas verhindert, dass Sauerstoff die Schweißstelle attackiert, das Material also korrodiert.
Die Technik aus Hannover arbeitet bis zu zwölfmal schneller als heutige Standardverfahren. Es ist geeignet für Stahl- und Aluminiumbleche. Zwei Bauteile aus Aluminium, die zwölf Millimeter dick sind, lassen sich in einem einzigen Arbeitsgang miteinander verschweißen, und das mit einer Geschwindigkeit von bis zu sechs Meter pro Minute. Stahlbleche können sogar 23 Millimeter dick sein. Dann beträgt der Vorschub allerdings nur 1,5 Meter pro Minute. Mit gängigen Verfahren muss die Naht Schicht für Schicht geschlossen werden.
Laser und Lichtbogen stabilisieren sich gegenseitig
Mehrere Arbeitsgänge sind auch beim Hybridschweißen nötig, wenn die Bleche besonders dick sind. Sie reduzieren sich allerdings von sieben auf zwei bis drei. Entsprechend groß ist die Zeitersparnis.
Mit dem am LZH entwickelten Hybridschweißprozess können zukünftig Fertigungskosten von Pipeline-Rohren reduziert werden.
Foto: LZH
Die Hannoveraner Wissenschaftler erreichen das hohe Tempo, weil die beiden Schweißarten Synergieeffekte entwickeln. Der Laserstrahl zielt genau in den von den Brennern verflüssigten Draht. Sein flotter Tanz sorgt dafür, dass seine Energie gleichmäßig verteilt wird. Zudem stabilisieren sich Laserstrahl- und Lichtbogenprozess gegenseitig. Außer im Schiffbau lässt sich das Hybridschweißen auch beim Verbinden von Pipelinerohren und der Herstellung von Flüssiggas- und Drucktanks einsetzen.
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