Hybrid-Schweißen

Zwei Schweißverfahren in einem Prozess

| Redakteur: Dorothee Quitter

Der Laserstrahl erhitzt die Oberfläche des Bauteils und erzeugt einen tiefen, schmalen Einbrand. Der Lichtbogen bildet dann ein breites Schmelzbad für hervorragende Spaltüberbrückbarkeit aus.
Der Laserstrahl erhitzt die Oberfläche des Bauteils und erzeugt einen tiefen, schmalen Einbrand. Der Lichtbogen bildet dann ein breites Schmelzbad für hervorragende Spaltüberbrückbarkeit aus. (Bild: Fronius)

Das Laser-Hybrid-Schweißen vereint Laser- und Metall-Schutzgas-Schweißen in einem Prozess und nutzt die Synergien optimal aus. Dünn- und Dickbleche können so mit steigender Geschwindigkeit und Qualität gefügt werden.

Das Laser-Hybrid-Schweißen ist ein kombinierter Prozess aus zwei unterschiedlichen Schweißprozessen: dem Laserschweißen und dem Metall-Schutzgas-Schweißen (MSG). Beim Laserschweißen bündelt eine spezielle Fokussieroptik den Laserstrahl. Es entsteht eine hohe Energiedichte, die das Material schnell zum Schmelzen bringt. Daraus ergeben sich ein sehr tiefer Einbrand sowie eine hohe Geschwindigkeit und Festigkeit. Ein weiterer Vorteil bei diesem Verfahren ist die niedrige thermische Belastung und damit der geringe Verzug. Beim Metall-Schutzgas-Schweißen schmilzt die Drahtelektrode unter einer Schutzgasglocke ab. Das eingesetzte Gas tritt am Brenner um den Draht herum aus, hält die Schweißstelle von Sauerstoff frei und schützt somit vor Oxidation. Zu den Vorzügen des MSG-Schweißens zählen die hervorragende Spaltüberbrückbarkeit, die einfache Nahtvorbereitung sowie die gezielte Beeinflussung der Wärmeführung.

Der Laser-Hybrid-Kopf ist das Kernstück

Fronius macht sich die besonderen Eigenschaften, Leistungen und Vorteile beider Verfahren zu Nutze und vereint sie in einem System. Beim Laser-Hybrid-Schweißen erhitzt ein Laserstrahl zunächst die Oberfläche des Bauteils und erzeugt einen tiefen, schmalen Einbrand. Der Lichtbogen bildet dann ein breites Schmelzbad für hervorragende Spaltüberbrückbarkeit aus. Gleichzeitig lässt sich eine große Einbrandtiefe erzeugen. Das Kernstück des Schweißsystems ist der kompakte Laser-Hybrid-Kopf mit integriertem MIG/MAG-Schweißbrenner und eingebauter Laseroptik. Für Anwendungen, zum Beispiel in der Automobilindustrie, im Schiffs- oder im Pipelinebau, stehen unterschiedliche Schweißköpfe zur Verfügung. Die Anbindung des Laser-Hybrid-Kopfes an einen Industrieroboter erfolgt über eine Roboteraufnahme. Diese erlaubt eine flexible Anordnung des Laser-Hybrid-Kopfes, so dass auch schwer zugängliche Bauteilabschnitte erreichbar sind. Der Schweißdraht lässt sich in alle Richtungen gegenüber dem Laserstrahl einstellen – das ermöglicht eine exakte Abstimmung des Fügeprozesses auf die vielfältigen Nahtvorbereitungen, Leistungen, Drahtarten, Drahtqualitäten und Fügeaufgaben.

Fügen von Stahl- und Aluminiumteilen

Durch die Wechselwirkung zwischen MSG- und Laser-Schweißen entsteht ein sehr stabiler Schweißprozess mit einem hohen thermischen Wirkungsgrad. Das Laser-Hybrid-Verfahren von Fronius eignet sich bestens für die Serienproduktion im Dünnblechbereich – beispielsweise in der Automobilbranche. Darüber hinaus ist das Verfahren auch für Anwendungen im Dickblechbereich, bei dem deutlich weniger Lagen benötigt werden – etwa dem Schiffbau – eine geeignete Lösung. Fronius Laser-Hybrid ermöglicht das automatisierte Fügen unterschiedlicher Aluminium- und Stahlteile in einer Geschwindigkeit von bis zu 8 m/min. Anwender profitieren vor allem durch erweiterte Schweißmöglichkeiten sowie einen geringeren Aufwand für die Nahtvorbereitung. Darüber hinaus sind die Ergebnisse nahezu fehlerfrei. Die Naht muss damit nur noch selten aufwändig und zeitintensiv nachgearbeitet werden. Ein weiteres Plus: Nutzer können auch Kanten verschweißen, die durch Plasmaschneiden, Schlagscherenschnitt oder Brennschneiden entstanden sind. Damit trägt das Laser-Hybrid-Schweißen dazu bei, die Produktions- und Betriebskosten erheblich zu reduzieren.

Stromquelle steigert Leistung

Für die nötige Energie und Rechenleistung sorgen die Schweißstromquellen von Fronius. Bisher war das Laser-Hybrid-System mit der TPS (Trans-Puls-Synergic) verfügbar. Nun bietet Fronius das Hybrid-Verfahren auch in Kombination mit der Stromquelle TPS/i an. Die TPS/i ist ein modular aufgebautes Schweißsystem, das aus vernetzten und aufeinander abgestimmten Komponenten besteht. Sie besitzt einen Hochleistungsprozessor sowie einen High-Speed-Bus. Damit können Anwender mehr Daten in kürzerer Zeit übertragen und schnellere Regelkreise realisieren als bisher. Das Ergebnis sind eine erhöhte Schweißgeschwindigkeit und mehr Präzision. Darüber hinaus bietet die TPS/i umfangreiche Möglichkeiten zur Vernetzung und Datendokumentation, um Schweißprozesse auszuwerten und gegebenenfalls zu optimieren. Von all diesen Vorteilen profitieren Anwender in Zukunft auch beim Laser-Hybrid-Schweißen.

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