Laserschweißen: ein neuartiges Instrument für die Robotik
Das Laserschweißen wird als Verfahren von vielen Herstellern bei zahlreichen Anwendungen genutzt. Dieses Verfahren findet unter anderem in den Industriezweigen Luft- und Raumfahrt, Verkehrswesen und Komplettumbau vor allem bei komplexen geschweißten Konstruktionen aus starkem Profilstahl Anwendung. Zu den wichtigsten Merkmalen bei lasergeschweißtem starkem Profilstahl gehören eine geringe Wärmezufuhr, minimale Verformung, hohe Verbindungsgenauigkeit, flexible Gestaltung und geringe Kosten. Diese Erzeugnisse sind einfach zu bearbeiten und zu kontrollieren, weshalb sie in vollautomatisierten Verfahren vielseitig eingesetzt werden. Lasergeschweißte Konstruktionen finden häufig bei primären lasttragenden Strukturen von Transportausrüstungen Verwendung. Dennoch bedarf ihre Herstellung einer weiteren Optimierung. Zu diesem Zweck müssen Vorlaufzeit, Kosten, Qualität und Brennstoffverbrauch mit Blick auf die Widerstandsfähigkeit, strukturelle Integrität und Ermüdungsfestigkeit der geschweißten Stoffe optimiert werden. Die Forschungspartner arbeiteten gemeinsam an der Entwicklung modernster Schweißverfahren für innovative Materialien, um die Kosteneffizienz der Transportausrüstung zu steigern. Die hergestellten Konstruktionen wurden auf ihre Zuverlässigkeit, Vergleichbarkeit und Autonomie getestet. Für jeden Herstellungsschritt wurden die wichtigsten Punkte definiert, um für das Verfahren eine Validierung und Kontrolle zu ermöglichen. Zudem erfolgte eine Überprüfung der neuen Verfahren auf ihre Integrationsfähigkeit in realen Herstellungsprozessen hin. In diesem Zusammenhang untersuchte man bei Volvo CE das Potenzial von starkem lasergeschweißtem Profilstahl zur Verwendung für Baumaschinen. Zu den erstellten Vorgaben gehörten eine verkürzte Vorlaufzeit sowie geringere Herstellungs- und Lebenszykluskosten. Die technischen und wirtschaftlichen Erfolge mit den lasergeschweißten Bauteilen wurden so eingeschätzt, dass eine Verringerung des Konstruktionsgewichts um 10% und der Herstellungskosten um 15% möglich wäre. Mit den Fragen der Qualität beschäftigen sich Fachleute mithilfe von Messungen der Zugspannung hinsichtlich der geometrischen Einschränkungen. Es werden mit entsprechenden Testbauteilen Ermüdungsmodellierungen vorgenommen. Diese Untersuchungen sind noch nicht abschließend bewertet worden. Dennoch wird ein positives Ergebnis bei der Herstellung von Laser- und Robotikausrüstung weit reichende Auswirkungen haben. Inzwischen laufen die Arbeiten an Studien zur Durchführbarkeit mit Blick auf die Verwendung des Laserschweißverfahrens auch in anderen Produktionszweigen.