Aktuell herrscht ein sprichwörtlicher Hype um das Laserschweißen. Insbesondere das Hand-Laserschweißen. Überall sieht man Videos, wie man am besten manuell mit einem Laserschweißbrenner arbeitet und wie verblüffend die Ergebnisse sind. Wo kommt dieses große Interesse aktuell her? In welchem Bereich hat Laserschweißen überhaupt seinen Ursprung und was muss man speziell beim manuellen Schweißen mit einem Laser-Schweißbrenner beachten?
Mit diesen und weiteren Fragen war Igor Welder zu Besuch in der Weld Lounge von Prof. Dr. Emil Schubert, alias WELDPROF®. Als Doktor-Ingenieur in Lasermaterialbearbeitung und Professor für das Fachgebiet »Produktionstechnik: Thermisches Schneiden, Schweißen und Oberflächenbehandlung« konnte dieser aufgrund seines breit gefächerten Wissens direkt Rede und Antwort stehen.
Wussten Sie, dass bereits Einstein im Jahr 1919 das Prinzip eines Lasers vorhergesagt hatte? Der eigentliche Erfinder des Lasers war der amerikanische Physiker Theodore Maiman, denn ihm gelang es 1960 als erster, einen Laserstrahl abzuschießen. Die Bedeutung dieser Errungenschaft war damals jedoch noch nicht ansatzweise zu erahnen. Bis es also zu richtigen Anwendungen kam, sollte es noch einige Jahre dauern.
In den 80er-Jahren hielt Lasertechnologie in der Automobilindustrie Einzug, wo bereits mit Laser als Werkzeug automatisiert geschweißt wurde. Doch warum kommt der Handlaser erst jetzt so präsent auf den Markt?
Technik und Wirtschaftlichkeit
Die ersten Laser waren CO2-Laser, sehr aufwendig in ihrer Bauweise und auch teuer.
Damals galt: 1 kW Laserleistung = 100.000 Euro
Wer sich das leisten wollte, musste große Vorteile darin sehen, Laser einzusetzen. Bei der Weiterentwicklung der Lasertechnik haben sich die Faserlaser insbesondere in der Blechbearbeitung hervorgetan. Diese haben 2 Vorteile:
- Sie benötigen zum Lenken des Lasers Lichtleitkabel – statt Spiegel wie beim CO2-Laser – was eine Erleichterung darstellt.
- Durch die steigende Stückzahl in der Produktion konnten auch die Kosten gesenkt werden.
Günstige Handlaser-Systeme kosten in Europa und USA heute zwischen 15.000 und ca. 25.000 Euro. In China sind Systeme deutlich unter 10.000 Euro erhältlich. Die Kosten liegen damit weiterhin erheblich über dem bekannten Schutzgas-Schweißverfahren, aber die Differenz ist kleiner geworden.
Blechdicke: Wo ist mit Hand-Laserschweißen Schluss?
Die Handlaser-Systeme, die es heute auf dem Markt gibt, schweißen mit 500 W bis 2 kW. Mit 2 kW Leistung erreicht man 2–4 mm Schweißtiefe. Hier ist auch die Grenze des Machbaren bei der Schweißfachkraft erreicht.
Schauen wir uns die Fokussierbarkeit eines Hand-Lasers an, stellen wir fest: Wir erreichen keinen Tiefschweißeffekt, wie er für dickere Bleche nötig ist. Natürlich gibt es auch Faserlaser mit 4 kW oder mehr, doch ist Hand-Laserschweißen mit Hinblick auf die Kosten dann nicht mehr interessant. Eine wesentliche Rolle in dieser Leistungsklasse spielt dabei das Thema Sicherheit.
Auch bei der Spaltüberbrückbarkeit hat Laser Nachteile gegenüber klassischem Schutzgasschweißen. Bauteile müssen sehr exakt vorbereitet und positioniert werden. Ist ein Spalt zu groß, schießt der Laser direkt durch. Was das zum Beispiel im Brückenbau bedeuten würde, wo viele Menschen unterschiedlichste Arbeiten verrichten, mögen wir uns nicht vorstellen.
Gefahr durch Laserstrahlung wird oft verkannt
Hochreflektierende Oberflächen oder Ansetzwinkel des Hand-Lasers bergen die Gefahr, dass der Laserstrahl unbeabsichtigt abgelenkt oder gestreut wird. Aus diesem Grund ist eine geeignete persönliche Schutzausrüstung wie Schweißer-Schutzanzug, Handschuhe, eine umgehend geschlossene Schutzbrille speziell fürs Laserschweißen sowie ein geeigneter Schweißhelm absolute Pflicht. Die im Internet kursierenden Videos von Schweißern ohne Schutzbrille und in Shorts zeigen grobe Fahrlässigkeit und dürfen auf gar keinen Fall nachgemacht werden! Die Kraft eines Laserstrahls wird meist erst dann realisiert, wenn es bereits zu spät ist.
Rauchgase in der Luft?
Klassische Schweißapplikationen für das Laserschweißen sind Edelstahl oder Aluminium in dünnen Blechen. Auch wenn das nach einer sauberen Sache aussieht, müssen Sie an die Absaugung von Schweißrauch denken. Der Grund: Sobald Metalle aufgeschmolzen werden, entstehen Rauchgase. Das hochgefährliche Chrom-VI, das beim Schweißen von Chrom-Nickel-Legierungen freigesetzt wird, ist unsichtbar und geruchlos. Hier hilft schon ein Schweißhelm mit Absaugung. Sicherlich ist es ein Ansporn an die Entwicklung, einen Hand-Laserschweißkopf mit integrierter Rauchgasabsaugung zu entwickeln.
Das Thema Hand-Laserschweißen wirft viele Fragen auf, die Igor Welder aus seiner Community mit zum WELDPROF® genommen und besprochen hat. Wenn Sie auch wissen wollen, für wen sich Hand-Laserschweißen lohnt, ob das Hand-Laserschweißen das WIG-Schweißen in Zukunft ersetzen wird oder ob man den Beruf des Schweißers durch Hand-Laserschweißen attraktiver machen kann, sollten Sie das Video zum Thema anschauen:
Sie sind an weiteren Themen interessiert?
Generell kann jeder Besucher der WELDPROF®-Webseite über »Ask the WELDPROF®« gezielte Fragen an mich stellen. Diese beantworte ich gerne per E-Mail oder auch in einem meiner Videoformate. Eine Interaktion mit Interessierten aus der Welt der Schweiß- und Fügetechnik ist ausdrücklich erwünscht!
