Laserschweißen
Der Bereich der Fügetechnik bei MATERIALS wird nach wie vor sehr stark von der Automobilbranche geprägt. Das Laserschweißen von Getriebe und Antriebsteilen bildet dabei einen Schwerpunkt, der durch die regionale Zulieferindustrie dominiert wird.
Laserschweißung an E-Car Batteriemodulen mittels Scanneroptik und Temperaturverlauf an der Unterseite der Schweißnaht
Der Bereich der Fügetechnik bei MATERIALS wird nach wie vor sehr stark von der Automobilbranche geprägt. Das Laserschweißen von Getriebe und Antriebsteilen bildet dabei einen Schwerpunkt, der durch die regionale Zulieferindustrie dominiert wird. MATERIALS war Initiator der Implementierung dieser Schlüsseltechnologie bei der Steyr Fahrzeugtechnik (mittlerweile MAGNA Powertrain) und bei anderen kleinen und mittleren Unternehmen. Im Entwicklungszeitraum von nun über 20 Jahren sind die Anforderungen an diese Technologie laufend gestiegen. Speziell im Bereich des sogenannten "Dissimilar Welding", mit dem das Fügen ungleicher Werkstoffe bezeichnet wird, konnten z.B. beim Laserschweißen von Stählen mit Grauguss große Fortschritte erzielt werden. Die Herausforderung bei diesen Schweißverbindungen ist der notwendige Einsatz von Zusatzwerkstoff, der als Draht in das Schweißbad eingebracht wird. Die grundsätzliche Prozessentwicklung und Überleitung in eine serientaugliche Produktion ist dabei ungleich schwieriger als das "klassische" Laserschweißen, das ohne Zusatzwerkstoffe auskommt.
Durch die erhöhten technischen Ansprüche hinsichtlich Laufruhe, Geräuschminimierung und Bauteilverkleinerung stößt man auch beim Laserschweißen immer öfter an dessen technologische Grenzen. Die Forderung nach weiterer Minimierung des Verzugs und der Verbindung unterschiedlichster Werkstoffpaarungen erfordert verbesserte Laserschweißprozesse. Konkret bedeutet dies eine weitere Reduktion der Energieeinbringung, um eine Minimierung der Schweißeigenspannungen und der Verzüge zu erreichen. Moderne Laserquellen wie der Scheiben- und Faserlaser eröffnen diesbezüglich neue Möglichkeiten, die den gesamten Fertigungsablauf verändern.
Moderne 3 kW und 6 kW Scheibenlaser ermöglichen einen effizienten Technologietransfer. So hat auf Basis unserer Konzepte und Prozessentwicklung der Kunde MAGNA Powertrain eigene Laserschweißanlagen aufgebaut. Die Entwicklung des Schweißprozesses, von der konstruktiven Anpassung der Bauteilgeometrie bis zum Schweißen der Versuchsteile, Prototypen und Vorserienteile erfolgte bei JOANNEUM RESEARCH am Standort Niklasdorf.
Getriebekomponenten aus der Automobilindustrie
Mittlerweile stehen bei MATERIALS zwei Scheibenlaser in Kombination mit modernsten Laseroptiken (Scanner- und Bifokaloptiken) und feinen Strahldurchmessern bis zu 100 µm zur Verfügung. Damit kann auch das immer mehr an Bedeutung gewinnende Gebiet der sogenannte Feinschweißungen, worunter das Fügen filigraner Komponenten (z.B. in der Elektronik) zu verstehen ist, abgedeckt werden: Dabei hat man es oft mit geometrisch komplexeren Schweißnahtverläufen zu tun. Außerdem ist die Limitierung der eingebrachten Energie hier besonders essentiell, sodass solche Schweißungen nur mit diesen speziellen Scanneroptiken durchgeführt werden können. Ein Beispiel hierfür ist das Verschweißen der Kontakte an Batteriemodulen im Rahmen der E-Car-Entwicklung für Samsung SDI Battery Systems (vormals MAGNA E-Car Systems).
