Wer 32 Millimeter dicke Bleche schweißen will, braucht viel Zeit. Und die kostet. Daher sucht die Industrie nach neuen Schweißverfahren. Viele Optionen bietet das Hybridschweißen, eine Kombination aus Laser und Lichtbogen. Damit lassen sich die Bleche nicht nur schneller verbinden, auch die Schweißnähte werden qualitativ besser. Zum Einsatz könnte das neue Verfahren bei großen Offshore-Windkraftanlagen kommen.
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Mit den Einsatzmöglichkeiten des neuen Verfahrens beschäftigt sich ein neues Forschungsprojekt namens „HyBright“ am Bremer Institut für angewandte Strahltechnik (BIAS) an der Universität Bremen. In dem Projekt wird experimentell die Eignung eines Laser-Lichtbogen-Hybridprozesses für das Einlagenschweißen an typischen Werkstoffen aus dem Schiff-, Stahl- und dem Behälterbau und der Rohrfertigung in Dicken beziehungsweiße Wandstärken bis zu 32 Millimeter untersucht. Der Prozess wird durch eine induktive Vor-/Nachwärmung unterstützt, um durch eine entsprechende Wärmeführung der Aufhärtungsgefahr zu begegnen.
Die Ergebnisse aus dem Projekt helfen bei der Entscheidung über mögliche Weiterentwicklungen in Zusammenarbeit mit Industriepartnern. Ziel ist der spätere, kommerzielle Einsatz der neuen Technik. „Mit den Ergebnissen werden wir also schon während des Projektes auf die Unternehmen zugehen“, sagt Schilf. Zum Beispiel auch an die Hersteller von Windkraftanlagen. „Die neuen, großen Offshore-Windkraftanlagen haben bis zu 1.200 Meter Schweißnähte an 20 bis 90 Millimeter starken Blechen. Die Schweißnähte werden derzeit noch konventionell mit Lichtbogenverfahren in vielen Lagen geschweißt, was viel Zeit und Geld kostet …“
Für das neue Verfahren sprächen auch eine höhere Materialausnutzung und die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Schweißnähte zum Beispiel bei der Kerbschlagzähigkeit und der Festigkeit, sagt Schweißexperte Schilf. „Mit neuen Laserquellen wie Scheiben- und Faserlasern sind jetzt mobile Geräte mit hohem Wirkungsgrad und sehr hoher Leistung verfügbar“, erklärt er. „Diese Geräte haben inzwischen ihre Eignung für den Einsatz in der industriellen Fertigung und auch beim mobilen Einsatz unter Feldbedingungen bewiesen – besonders bei großen Bauteilen mit langen Nähten und dicken Querschnitten.“
„Mit modernen Fügetechniken, die auf Hochleistungslasern basieren, lässt sich die Anzahl der Schweißlagen reduzieren – über eine deutlich größere Einschweißtiefe“, erklärt Dr. Mathias Schilf. „Blechdicken von bis zu 12 Millimeter sind rissfrei und mit einer auf ein zulässiges Maß begrenzbaren Aufhärtung schweißbar“, zeichnet er eine weitere Möglichkeiten des neuen Verfahrens auf. Außerdem könnten weitere Effekte wie ein geringerer Wärmeeintrag genutzt werden. Das führe zu weniger Verzug und damit unter anderem zu einem geringeren Aufwand beim Richten, sagt er. Der BIAS-Wissenschaftler hat das Projekt initiiert und leitet auch das BIAS-Team im Projekt.
(BIAS Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH, 09.05.2007 – AHE)
