Technologie-Spotlight: Flexibilität beim Laserschweißen

Die US-Laserschweißgeräte von Alpha Laser können so bewegt werden, dass der Arm auch bei tiefen oder komplexen Formen seine Schweißposition erreichen kann.

Über Laserschweißen denken viele Metallbauer nicht nach, weil sie ehrlich gesagt nicht so oft damit in Berührung kommen. Schweißlaser sind in zahlreichen Produktionsanlagen auf der ganzen Welt zu finden, sie sind jedoch nicht so allgegenwärtig wie beispielsweise die Abkantpresse.

Alpha Laser US ist davon überzeugt, dass sich dies ändern könnte, wenn die Laserschweißtechnologie flexibel genug für Betriebe ist, die Wert darauf legen, neue Aufträge schnell in Betrieb nehmen zu können. Diese Laserschweißgeräte sind außerdem günstiger als die Hochleistungsgeräte, die üblicherweise in Automobilmontagewerken zu finden sind. Wes Wheeler ist der Vertriebsleiter für Alpha Laser US. Außerdem ist er Vertriebsleiter bei Phoenix Laser Solutions, einem Unternehmen, das gepulste Laserschweißtechnologie zur Reparatur von Werkzeugen aller Art einsetzt, vom Kunststoffspritzguss bis zum Stanzen. Es gibt vier Standorte: Cuyahoga Falls, Ohio; Blue Springs, Missouri; Brookville, Indiana; und seinen Hauptsitz in Meadville, Pennsylvania, das einst von vielen als die Kunststoffspritzguss-Hauptstadt Nordamerikas angesehen wurde. Phoenix Laser Solutions verwendet in Deutschland hergestellte Alpha-Laser-Geräte, typischerweise Nd:YAG-Laser mit mindestens 300 W. (Nd:YAG-Laser haben ihren Namen von dem Kristall aus neodymdotiertem Yttrium-Aluminium-Granat, der als Lasermedium verwendet wird.) In den letzten Jahren hat Phoenix ein Schwesterunternehmen gegründet, um Alpha Laser-Produkte in den USA zu verkaufen und zu warten

„Wir haben gerade ein Geschäft in Indiana eröffnet, und viele Leute in der Gegend haben noch nie von Laserschweißen gehört, was mich ein wenig überrascht hat. Aber es macht irgendwie Sinn, weil es dort nicht viele Leute gibt, die das machen“, sagt Wheeler sagte. „Es gibt also Teile der USA, in denen jeder davon weiß, und andere Bereiche, in denen die Menschen etwas darüber lernen müssen. Es ist definitiv eine Chance, die Technologie weiterzuentwickeln.“

Phoenix verwendet für die Reparatur von Werkzeugen gepulste Nd:YAG-Laser mit einer Leistung von 300 bis 500 W. Der Nd:YAG-Laser eignet sich besser für diese Art von Arbeit, da er genügend Spitzenleistung erzeugt, um eine schöne Schmelze des Schweißzusatzmetalls zu erzeugen und die Verdünnung um das Schweißbad herum zu minimieren, sagte Wheeler. (Alpha Laser US-Maschinen können Schweißdraht mit einer Stärke von bis zu 0,040 Zoll verwenden, sind jedoch traditionell effizienter und schneller, wenn Draht mit einer Dicke von 0,020 Zoll verwendet wird.) Der Nd:YAG-Laser dringt beim Schweißen auch nicht übermäßig in das Grundmetall ein Der Prozess beginnt.

Dieser Lasertyp ist besonders nützlich für die Reparatur von Werkzeugen, die beispielsweise für den Gummiformenbau verwendet werden. Diese Formen dürfen natürlich keine Inkonsistenzen in der Werkzeugoberfläche aufweisen, da dadurch die Gummikomponente beschädigt werden könnte. Alpha Laser US verfügt auch über Laserschweißgeräte mit Faserlasertechnologie, die zur Erzeugung des Lasers auf YAG-dotierte Faseroptiken angewiesen sind. Die Faserlaser können eine größere Eindringtiefe bieten und eignen sich als Ersatz für Anwendungen, bei denen typischerweise das Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW) zum Einsatz kommt.

Viele Metallverarbeiter sind mit der Zuverlässigkeit von Faserlaser-Stromquellen vertraut, bei denen Module schnell ausgetauscht werden können, ohne dass längere Ausfallzeiten befürchten müssen. Wheeler sagte, dass die Nd:YAG-Laser im Laufe der Zeit letztendlich eine gewisse Verschlechterung der Blitzlampe erfahren und zu diesem Zeitpunkt mehr Energie benötigt wird, um die gleiche Leistungsmenge zu liefern, für die das Gerät ursprünglich entwickelt wurde. Er wies auch darauf hin, dass die Faserlasertechnologie mehr kostet als die Nd:YAG-Technologie.

Welche Laserstromquelle am sinnvollsten ist, hängt natürlich von der Schweißanwendung ab. Es bestimmt auch, ob die Technologie mobil sein muss. Hier zeichnet sich Alpha Laser US aus.

Seine ALFlak-Laserschweißeinheit sitzt auf Traktionsbändern und kann dorthin bewegt werden, wo der Arm seine Schweißposition erreichen kann, selbst bei tiefen oder komplexen Formen. Schweißnähte bis 500 mm sind ohne Umsetzen des zu schweißenden Werkstücks möglich, was eine wertvolle Zeitersparnis bedeuten kann.

Ihr Vorteil: Der Laserschweißvorgang kann ohne ständiges Umpositionieren durchgeführt werden.

Wheeler berichtete von einer kürzlichen Demonstration, die das Unternehmen für einen großen Automobilhersteller durchgeführt hat. Es war möglich, die ALFlak-Einheit auf einen Lieferwagen zu laden, zum Werk zu fahren, die Laserschweißeinheit zu entladen, sie etwa eine Dreiviertelmeile zum Werkzeugbereich des Werks zu manövrieren, die Technologie vorzuführen, das Werk zu verlassen und loszufahren im Laufe einiger Stunden zurück. Davon wurden nur etwa 15 Minuten benötigt, um die Stromquelle in Betrieb zu nehmen und zu schweißen.

Neue Möglichkeiten

Wheeler sagte, dass die Werkzeugreparatur einst etwa 95 Prozent der Laserschweißarbeiten von Phoenix ausmachte. Heutzutage ist dieser Prozentsatz zurückgegangen, da Hersteller immer mehr Anwendungen entdecken, bei denen Laserschweißen sinnvoll sein könnte.

Als Beispiel beschrieb er ein Szenario, in dem ein Edelstahlbehälter für die Medizinindustrie mithilfe von Laserschweißen anstelle von GTAW hergestellt wurde. Mit einem Faserlaser-Schweißgerät erhält der Hersteller vollständig durchdringende Schweißnähte mit weniger Wärmeverzug. (Die Laserimpulse setzen hohe Energie frei, allerdings in sehr kurzer Zeit, sodass der Laser die Metalle schmelzen kann, ohne mehr Energie als nötig in das Werkstück einzubringen.)

Als Anspielung auf die Flexibilität, die in modernen Fertigungsumgebungen erforderlich ist, können Alpha Laser US-Laser auch in automatisierten Anwendungen eingesetzt werden.

„Das Gerät verfügt über eine Programmiersoftware und kann schnell für die Bearbeitung eines Schweißauftrags mit mehreren Teilen eingerichtet werden. Anschließend kann man bei Bedarf vom Produktionsprozess zurück zu einem manuellen Prozess springen.“

Alpha Laser US, www.alphalaser-us.com