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Monday, September 11, 2023, Mailand 10:00 AM Trends beim Laserstrahlschweißen |
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Prozessoptimierung des Laserstrahlschweißens mit mobilem Vakuum im Bereich der Dickblechschweißung |
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Marius Groten* / Fachhochschule Aachen - Fachbereich 08 Maschinenbau und Mechatronik, Deutschland Christian Otten / LaVa-X GmbH, Deutschland Benjamin Gerhards/ LaVa-X GmbH, Deutschland Markus Schleser/ Fachhochschule Aachen, Fachbereich 08 Maschinenbau und Mechatronik, |
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Die Entwicklung der Energiewende treibt den fortschreitenden Ausbau von Offshore-Windenergieanlagen (WEA) zunehmend an. Dies fördert einerseits die Nutzung und die Kapazität von erneuerbaren Energien und sichert andererseits die Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen ab. Für den Fertigungsprozess der Fundamentstrukturen von Offshore-WEA hat sich das Unterpulverschweißen (UP) als Standard-Schweißprozess seit Jahren etabliert. Mit diesem Verfahren können zuverlässig die Zähigkeitsanforderungen für den Einsatz der Werkstoffe auch in tiefen Temperaturen eingehalten werden. Das UP-Schweißen bringt jedoch hohe Fertigungs- und Energiekosten bedingt durch große Schweißnahtvolumina im Dickblechbereich mit sich. Als alternativen Schweißprozess entwickelt die LaVa-X GmbH in Herzogenrath das Laserstrahlschweißen mit mobilen Vakuum, kurz MoVak. Das Vakuum bewirkt eine deutliche Absenkung der Verdampfungstemperatur des Materials, sodass es weniger Energie bedarf, um eine Dampfkapillare auszubilden. Dies ermöglicht eine deutliche Steigerung der Einschweißtiefe bei gleichem Energieeintrag. Das Laserstrahlschweißen im Vakuum kann dadurch die gleichen Prozessvorteile wie die des Elektronenstrahlschweißens nutzen. Das MoVak-Verfahren kombiniert diese Prozessvorteile zusätzlich mit der Nutzung eines lokal beweglichen Vakuums. Ein mobiles Vakuum ermöglicht den Verzicht von großen Vakuumkammern mit Evakuierungszeiten von mehreren Minuten bis Stunden. Das MoVak-Verfahren benötigt lediglich einen kleinen evakuierten Bereich unmittelbar um die Fügestelle herum, der sich zusammen mit dem Laserstrahl als eine Einheit bewegen lässt und innerhalb von unter einer Sekunde evakuiert wird. In den Untersuchungen konnte erstmalig gezeigt werden, dass mit dem Laserstrahlschweißen mit mobilem Vakuum mit einer Laserstrahlleistung von nur 12 kW Blechdicken von bis zu 60 mm in der Lage-Gegenlage-Technik prozesssicher und reproduzierbar verarbeitet werden können. Zusätzlich wurden Versuchsreihen zur Überbrückung von Spalten einer Weite von bis zu 1 mm durchgeführt. Zu diesem Zweck wurde das mobile Vakuumsystem um die Möglichkeit der Schweißdrahtzuführung erweitert. |