O. Seffer
S. Nothdurft
A. Hilck
J. Walter
M. Hustedt
J. Hermsdorf
S. Kaierle
M. Drößer
F. Boekhoff
J. Malchus
V. Krause
J. Hußlein

DIOMAR: Dickblechschweißen mittels Höchstleistungs-Diodenlaser für maritime Anwendungen

Tagungsband Statustagung maritime Technologien
15-33
2022
Type: Zeitschriftenaufsatz (non-reviewed)
Abstract
Für die europäische Industrie stellen hocheffiziente Fertigungstechniken eine Grundvoraussetzung dar, um auf Dauer wettbewerbsfähig zu bleiben. Eine permanente Steigerung der Produktivität ist daher auch für deutsche Unternehmen auf dem Gebiet der maritimen Anwendungen eine Notwendigkeit, da dies zu einer signifikanten Reduzierung der Herstellungskosten führt. Damit kann ein Wettbewerbsvorteil erreicht werden, der im Hinblick auf den Wettbewerbsdruck, der vor allem durch Mitbewerber aus Asien immer stärker in den Vordergrund rückt, von entscheidender Bedeutung ist. Die bei hohen Blechdicken und plasmageschnittenen Kanten resultierenden Spaltbreiten und Kantenversätze zwischen den Fügepartnern könnten, zur Überwindung der Nachteile laserstrahlbasierter Fügeverfahren, mit entsprechend großen Strahldurchmessern gefügt werden. Dabei würden jedoch die Intensitäten für die Laserstrahlung entsprechend stark abnehmen, wodurch erforderliche Einschweißtiefen nicht mehr erzielt werden können. Diese Problemstellung konnte mittels der im Verbundvorhaben geplanten sehr hohen Laserstrahlleistung von bis zu 60 kW sowie der geplanten Fokusdurchmesser von bis zu 4 mm der seitens der Laserline GmbH (LL) zu entwickelnden Höchstleistungs-Laserstrahlquellen und Schweißoptiken überwunden werden, sodass bei hohen Strahldurchmessern ausreichend hohe Intensitäten vorliegen. Dadurch wird für Blechdicken oberhalb von 15 mm eine wirtschaftlichere Lösung für hochwertige Verbindungen bei hohen Schweißgeschwindigkeiten mittels Höchstleistungs-Diodenlaserstrahlschweißen, als robustes reines Laserstrahlschweißverfahren, in Aussicht gestellt. Im Rahmen des Verbundvorhabens wurden Prozessentwicklungen zum Höchstleistungs-Diodenlaserstrahlschweißen für einen Blechdickenbereich von 5 mm bis 30 mm durchgeführt. Die Entwicklung entsprechender Höchstleistungs-Diodenlaserstrahlschweißprozesse erfordert die Entwicklung von Konzeptionen zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs der neuen Höchstleistungs-Diodenlaserstrahlquelle zum Schutz der Beschäftigten, nicht nur im Hinblick auf die sehr hohen Intensitäten der Laserstrahlung und der aus der Prozesszone freigesetzten Sekundärstrahlung, sondern auch unter Berücksichtigung der erwarteten großen Mengen potentiell gefährlicher Gefahrstoffemissionen, sowie zum Schutz der Umwelt. Erst unter Berücksichtigung der Erkenntnisse der Sicherheitskonzeption hinsichtlich potentieller Gefährdungen durch vagabundierende und gestreute Primär- und Sekundärstrahlung und durch freigesetzte Gefahrstoffe sowie mit den abgeleiteten Schutzmaßnahmen lässt sich das Schweißverfahren in industriellem Maßstab sinnvoll umsetzen.