Leichtere Automobile durch Laserstrahlschweißen

In Deutschland arbeitet die Automobilindustrie intensiv an Leichtbaukonzepten zur Reduktion der Fahrzeugmasse und damit zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches. Dazu gehören einerseits der Einsatz von höherfesten Stählen oder Aluminium- bzw. Magnesiumlegierungen und andererseits die Verwendung von Tailored Blanks, maßgeschneiderte Stahlbleche verschiedener Blechdicke und Güte.

Allerdings ist das Laserstrahlschweißen von Tailored Blanks aus höherfesten Stählen nicht trivial – wegen der durch die hohen Aufheiz- und Abkühlraten entstehenden Sprödigkeit der Schweißnähte. Eine signifikante Verbesserung kann jedoch erzielt werden, wenn eine prozessintegrierte induktive Nachwärmung der Schweißnaht direkt nach dem Schweißvorgang erfolgt.

Dieser Prozess ist ein Ergebnis des Sonderforschungsbereiches 362 „Fertigen in Feinblech“ (SFB 362) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), an dem neben der TU Clausthal und der Universität Hannover auch das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) beteiligt war. Weiterhin sollte die induktive Nachwärmung der Schweißnaht auf so genannte „nichtlineare Tailored Blanks“ zu übertragen werden, Platinen aus hochfesten Stahlwerkstoffen mit fast beliebigen Schweißnahtgeometrien. Hauptziel war es, einen flexiblen, prozessintegrierten Induktor zu konstruieren und zu qualifizieren. Wichtig war, dass sich der Induktor an den Nahtverlauf anpasst, um eine gleichmäßige Nachwärmung zu gewährleisten.

Am LZH wurde ein flexibler, mehrteiliger Induktor für zweidimensionale Schweißnähte konstruiert. Der Induktor wird hierbei mechanisch mit Hilfe einer Matrize über die Schweißnaht geführt. Er hat eine Bewegungsradius von 90° und eine maximale Vorschubgeschwindigkeit von 3 m/min. Mit diesem Induktor wurde eine ausreichende Umformbarkeit der Schweißnaht erzielt. Mehr Information zum System ist auch auf der Messe EuroBlech in Hannover (24.-28.10.06) auf Stand C 21 in Halle 12 erhältlich.

Die bereits gewonnenen Erkenntnisse sollen nun in einem DFG-Nachfolgeprojekt optimiert werden. Ziel ist, die induktive Nachwärmung von linearen Tailored Blanks in die industrielle Fertigung zu überführen. Projektpartner sind das LZH, die Volkswagen AG, die ThyssenKrupp Steel AG, die Trumpf GmbH & Co. KG sowie die Hüttinger Elektronik GmbH & Co. KG.

Kontakt:
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Michael Botts
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Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.