Verbesserte Laserschweißnähte für die Automobilindustrie

Das LZH führt mit Partnern der europäischen Automobilindustrie und Herstellern von Lasersystemtechnik ein Projekt durch, um das Laserschweißen zu einem effektiveren und robusteren Verfahren für die Automobilindustrie zu machen. Ziel des Projektes ist es, die Qualität von Überlappschweißnähten durch die Überwachung und Regelung prozessrelevanter Parameter zu verbessern.

Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) führt mit Partnern der europäischen Automobilindustrie und Herstellern von Lasersystemtechnik ein Projekt durch, um das Laserschweißen zu einem effektiveren und robusteren Verfahren für die Automobilindustrie zu machen.

Obwohl das Laserstrahlschweißen in diesem Industriezweig schon weit verbreitet ist, werden die Vorteile dieses Fügeverfahrens noch nicht voll ausgeschöpft. Besonders schwierig erweist sich das prozesssichere Überlappschweißen von verzinkten Blechen, wie diese insbesondere in gewölbten Bahnen bei Automobilkarosserien üblich sind. Da die Zinkschicht auf den Karosserieblechen eine vergleichsweise geringe Verdampfungstemperatur gegenüber dem Stahl aufweist, kommt es zu einer starken Zinkausgasung im Bereich der Laserschweißung. Eine kontrollierte und stabile Ausgasung wird üblicherweise über ein definiertes Spaltmaß weniger Zehntelmillimeter zwischen dem Überlappstoß realisiert.

In der Praxis führen jedoch bereits kleine Abweichungen von der optimalen Spaltgröße zu Prozessinstabilitäten, die wiederum zu Materialauswürfen, Löchern, Nahteinfällen oder Anbindungsfehlern bei Dach- und Türschweißnähten führen. Da schätzungsweise 5-20% der Schweißnähte defekt sind, liegt es auf der Hand, dass die Automobilindustrie nach einer Lösung dieses Problems sucht.

Ziel des Projektes ist es, die Qualität von Überlappschweißnähten durch die Überwachung und Regelung prozessrelevanter Parameter zu verbessern. Wesentlicher Bestandteil der Anlage ist dabei ein Sensorsystem, das die tatsächliche Spaltgröße automatisch und berührungsfrei misst. Mit dieser Information wird die Kraft einer mitlaufenden Andruckrolle geregelt, die eine Spaltgröße von 0,1 – 0,2 mm sicherstellt und damit eine kontinuierliche, fehlerfreie Laserschweißnaht ermöglicht.

Mit einem miniaturisierten Laserbearbeitungskopf, in dem eine Vielzahl von Sensoren integriert sind, wird sowohl die Bearbeitungsqualität als auch die Anlage überwacht. Zur Nahtverfolgung kommt ein berührungslos arbeitendes Laserlichtschnittverfahren zum Einsatz, das den Laserschweißkopf präzise entlang der Dachnaht führt.

Mittels eines umfangreichen Prozessüberwachungssystems wird kontinuierlich die Schweißnahtqualität sowie die Prozessstabilität überwacht. Dadurch wird eine frühzeitige Wartung der Anlage und eine lückenlose Dokumentation der Bearbeitungsqualität ermöglicht.
Eine Erhöhung der Flexibilität verbunden mit einer deutlichen Reduzierung der Aufbauzeit sind weitere Ziele dieses Projektes. Das automatisierte Laserschweißen soll auch Einsatz in neuen Anwendungsfeldern finden.

Das Projekt ist eine Zusammenarbeit zwischen vier Industriepartnern (Volvo, FIAT CRF, Comau, Permanova), der Uni Hannover und dem LZH. Die Arbeiten werden im Rahmen des INLASMA-Projektes der Europäischen Union unterstützt.

Kontakt:
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Michael Botts
Hollerithallee 8
D-30419 Hannover
Tel.: +49 511 2788-151
Fax: +49 511 2788-100
E-Mail: bt@lzh.de