Remote-Laserstrahlschweißen von Stahl-Aluminium-Mischverbindungen.
LHZ
Um das Fügen der Mischverbindungen für den Serieneinsatz in der Automobilindustrie zu optimieren, hat das Laser Zentrum Hannover (LZH) Prozesse für das Fügen von Zwei- und Drei-Blechverbindungen mit Schweißgeschwindigkeiten von bis zu 7 m/min entwickelt. Basis für den Remote-Laserstrahlschweißprozess ist die von der Firma Trumpf Laser entwickelte 3-D-Scanneroptik. Mit dieser werden komplexe dreidimensionale Nahtgeometrien selbst bei großen Strukturen möglich.
Die Verbindung erreicht nach Angaben des LZH eine Scherzugfestigkeit von circa 67 % der Aluminiumlegierung. Durch die parallele Anordnung von drei Schweißnähten kann diese sogar auf etwa 95 % erhöht werden. Der Prozess wurde für Batteriegehäuse von Elektroautos, Sitzstrukturen und Karosseriebauteile entwickelt. Damit ist der Prozess nach Angaben des LZH insbesondere für den Karosseriebau interessant und kann aufwendige Roboterbewegungen ersetzen.
Einsatz des Lasers minimiert intermetallische Phasen
Eine der Herausforderungen beim Schweißen von Stahl und Aluminiumlegierungen ist laut LZH, die Bildung harter und spröder intermetallischer Phasen in der Schweißnaht zu reduzieren, da sich diese nicht vollständig vermeiden lassen. Beim Laserstrahlschweißen wird Wärme gezielt und nur in geringem Maße in das Werkstück eingebracht. Daher bilden sich diese Phasen in reduziertem Umfang aus und die artungleichen Werkstoffe werden definiert aufgeschmolzen. So lasse sich die Durchmischung in der Fügeverbindung kontrollieren.
In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundvorhaben „Entwicklung von laserbasierten Fügetechnologien für artungleiche Leichtbaukonstruktionen“ (LaserLeichter) arbeiteten unter Koordination des Unternehmens Bosch das LZH, Volkswagen, Inpro, Precitec, Matfem, Lunovu, Scherdel Marienberg, Infratec, die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg und das Fraunhofer IWS zusammen. Assoziierte Partner waren Trumpf, Astor, Thyssenkrupp, Bond-Laminates und Hydro Extrusion.