Wir bieten Faserlaser und Laserschweißlösungen für das Schweißen von Druckguss-Aluminium in der Automobilindustrie.
- Hochgeschwindigkeits-Laserschweißen mit dynamischem Strahl für Druckguss-Aluminiumlegierungen
Der Druckguss ist ein Verfahren, bei dem Metallschmelze unter hohem Druck in eine Form gepresst wird. Dadurch entstehen Bauteile mit hoher Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit, die besonders in der Automobil- und Luftfahrtindustrie eingesetzt werden. Da beim Druckguss jedoch durch die schnelle Befüllung und eingeschränkte Gasabführung Porositäten entstehen können, ist das Schweißen dieser Teile besonders anspruchsvoll. Das Hochgeschwindigkeits-Laserschweißen mit dynamischem Strahl ist die ideale Lösung für Druckguss-Aluminiumlegierungen: Es bietet eine hohe Toleranz gegenüber Porositäten, eine sehr schnelle Verarbeitung und eine überlegene Nahtqualität. - Sicherstellung der Qualität beim Vakuumlöten
Da Aluminiumlegierungen zur Oxidation neigen und auf der Oberfläche eine hochschmelzende Aluminiumoxidschicht bilden, kann dies die Nahtkonsistenz beeinträchtigen und Porenbildung verursachen. Eine gründliche Vorbehandlung und Reinigung vor dem Schweißen ist daher entscheidend. Beim Vakuumlöten muss die Heizkurve an Parameter wie hohe Löttemperaturen, lange Aufheizzeiten, hohen Energieverbrauch und unterschiedliche Werkstückgrößen und -formen angepasst werden. Die Qualität hängt wesentlich von einer präzisen Prozessführung, Vorbehandlung, Bauteilmontage und engmaschiger Prozessüberwachung ab. - Die Vorteile des Rührreibschweißens (Friction Stir Welding, FSW)
Das Rührreibschweißen (FSW) ist ein Festphasenfügeverfahren, das ohne Aufschmelzen des Werkstoffs auskommt. Im Vergleich zu herkömmlichen Schmelzschweißverfahren bietet FSW zahlreiche Vorteile: Geringere Kosten, höhere Effizienz, weniger Schweißfehler, geringere Eigenspannungen und Verformungen, hohe Maßhaltigkeit und eine saubere, glatte Schweißnaht. Zudem ist das Verfahren energieeffizient und umweltfreundlich, mit mechanischen Eigenschaften, die dem Grundmaterial sehr ähnlich sind. FSW wird häufig zum Schweißen von Magnesium- und insbesondere Aluminiumlegierungen eingesetzt.
Dynamische Strahltechnologie: Die Lösung für die Herausforderungen beim Schweißen von Druckguss-Aluminium
Das Laserschweißen bietet durch seine konzentrierte Wärmequelle, ein hohes Tiefe-Breite-Verhältnis, geringe Verformung und die Möglichkeit komplexer 3D-Schweißungen große Vorteile bei der Fertigung von mehrlagigen und hochpräzisen Strukturen. Beim Schweißen von Druckguss-Aluminium treten jedoch spezifische Herausforderungen auf: enge Toleranzen bei der Spaltbreite, instabile Schmelzbäder durch hohe Reflektivität und niedrigen Schmelzpunkt, Schweißfehler infolge innerer Porosität oder Trennmittelrückstände.
Die dynamische Strahltechnologie löst diese Probleme, indem sie das Schmelzbad hochfrequent aufrührt und so Lufteinschlüsse entweichen lässt.Für Materialien wie Aluminium und Kupfer ist zudem ein stabiler Keyhole-Prozess beim Tiefschweißen entscheidend. Dies lässt sich durch optimierte Laserparameter (Wellenlänge, Pulsenergie, Frequenz, Vorschubgeschwindigkeit) und Strahlformungstechnologien weiter verbessern.
Die Galvanometerscanning-Technologie wird dabei eingesetzt, um den Ausgabestrahl eines Singlemode-Faserlasers in Kreis- oder Achtmustern zu oszillieren. Durch die Integration eines piezoelektrischen Aktuators kann der Fokuspunkt des Lasers zusätzlich in der Z-Achse bewegt werden – für dreidimensionale Strahlsteuerung.
Ein optisches Phased Array ist eine Technologie zur kohärenten Strahlkombination, bei der mehrere Singlemode-Laserstrahlen zu einem einheitlichen Hochleistungsstrahl zusammengeführt werden. Über Phasenmodulatoren wird die Phase jedes Teilstrahls präzise gesteuert, wodurch ein Interferenzmuster im Fernfeld entsteht, das eine Echtzeitsteuerung der Strahlform und Energiedistribution ermöglicht. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bietet das Phased-Array-System eine höhere Flexibilität und Reaktionsgeschwindigkeit – mit Modulationsfrequenzen im Bereich von mehreren hundert Megahertz. Damit kann der Laser-Keyhole-Prozess auch bei extrem hohen Schweißgeschwindigkeiten stabil geregelt werden, was die Prozessstabilität und Schweißqualität deutlich verbessert.
Ein weiterer Vorteil der dynamischen Strahlformung ist die Möglichkeit, den Laserfokus aktiv zu verändern. Durch Anpassung der Phaseninterferenz kann der Strahl nicht nur in der XY-Ebene, sondern auch vertikal (Z-Achse) verschoben werden – dies bildet die Grundlage des kohärenten dynamischen Laserstrahls.
Dynamisches Laserstrahlschweißen in der Produktion von Flüssigkeitskühlplatten
In Kühlsystemen von Elektrofahrzeugen zirkuliert eine Kühlflüssigkeit durch fein strukturierte Kanäle, um die Wärme von Leistungskomponenten wie IGBTs oder DC-Stromwandlern abzuleiten.
Die Nachfrage nach Druckguss-Aluminium-Kühlplatten steigt, da diese komplexe Strömungskanäle ermöglichen, hohe Festigkeit aufweisen und sich als Trägerplatten für Batteriemodule eignen. Während das Rührreibschweißen durch hohe Effizienz und Dichtheit überzeugt, ist es konstruktiv eingeschränkt. Konventionelles Laserschweißen stößt bei Porositätsproblemen an Grenzen. Die kohärente dynamische Laserstrahltechnologie überwindet diese Hürden, indem sie eine zuverlässige, porenarme Schweißverbindung schafft. Sie eröffnet neue Möglichkeiten für das Schweißen von Aluminium-Kühlplatten in der Energiespeicher- und Elektromobilitätsindustrie.
