Roboter und Laserschweißen – die perfekte Lösung

Das Laserschweißen bietet zahlreiche Vorteile gegenüber dem klassischen, mit Schutzgas ausgeführten, Schweißverfahren zum Verbinden von Metallen. In der Kombination mit einem Roboter ergeben sich ganz neue Möglichkeiten in der Metallverarbeitung.

In diesem Artikel möchten wir das Roboterschweißen mit Laser etwas genauer beschreiben.

Laserschweißen

Beim Laserschweißen wird die zur Schmelze von Material und Elektrode benötigte Energie nicht durch einen elektrisch erzeugten Lichtbogen erzeugt, sondern durch einen Laser. Die Geschwindigkeit und Präzision von Laserstrahlen beim Schweißen ermöglichen hohe Schweißgeschwindigkeiten, die sonst beim MIG-Schweißen möglich sind, bei einer zugleich schmalen und schlanken Form der Schweißnaht, die sich wiederum bei herkömmlichen Schweißverfahren nur mit dem TIG-Schweißen erreichen ließe. Die hoch gebündelte Energie des Laserstrahls auf die Schweißnaht führt zu einem geringen Materialverzug der Werkstücke und ermöglicht beim Laserschweißen die Arbeit ohne Zusatzwerkstoffe.

RoboterschweißenBeim Laserschweißen wird der Laserstrahl mit einer Optik auf das Werkstück fokussiert. Die Einschweißtiefe kann präzise festgelegt werden, indem der Fokus relativ zur Oberfläche des Werkstücks bestimmt wird und oberhalb oder unterhalb der Oberfläche liegen kann. Der Brennfleck beim Laserschweißen ist mit einem Durchmesser von nur einigen Zehnten Millimetern sehr klein. Bei der typischen Leistung von einigen Kilowatt entstehen beim Laserschweißen sehr hohe Energiekonzentrationen, die von der Werkstückoberfläche absorbiert werden. Das Metall wird bis über den Schmelzpunkt erhitzt und bildet daraufhin eine schnell abkühlende Schmelze, die die Werkstücke dauerhaft und fest miteinander verbindet. Die Schweißnaht wird, wie bei herkömmlichen Schweißmethoden von Hand oder beim Roboterschweißen, mit Schutzgas vor Oxidation geschützt. Beim Laserschweißen kommt als Schutzgas das hochreine Edelgas Argon zur Anwendung.

Im Vergleich zu herkömmlichen Schweißmethoden benötigt der hochkonzentrierte Laserstrahl weniger Energie und verursacht somit einen geringeren thermischen Verzug der Werkstücke. Diese Eigenschaft macht das Laserschweißen ideal für das Fügen einzelner Komponenten aus Metall zu Fertigbauteilen.

Wird der Laserstrahl von einem Schweißroboter geführt, ergeben sich weitere Vorteile beim Laserschweißen. Die große Arbeitsentfernung zwischen Laseroptik und Werkstück von bis zu 500 mm ermöglicht Roboterschweißen auch aus der Distanz und an schwer zugänglichen Stellen. Die Umgebungsatmosphäre kann zudem frei gewählt werden. Beim Roboterschweißen mit Laser lassen sich alle Nahtgeometrien wie Kehlnähte, Stumpfnähte und Überlappnähte erzeugen.