Verfahrensfolge Laserstrahlschneiden und –schweißen: Prozeßführung und Systemtechnik in der 3D-Laserstrahlbearbeitung von Blechformteilen

Die Verfahrensfolge Laserstrahlschneiden und -schweißen ist eine innovative Technologie für die Herstellung von formschlüssigen Verbindungen hoher Maßgenauigkeit und Oberflächengüte. Zwei zu verschweißende Blechformteile werden zunächst durch Laserstrahlschneiden auf Fügemaß abgelängt. Beim anschließenden Verschweißen im Stumpfstoß wird durch Einsatz von Zusatzdraht eine fehlerfreie Schweißnaht mit gezielt herbeigeführter Nahtüberhöhung hergestellt. Diese dient als Modelliervolumen für die Nacharbeit. Beide Verfahrensschritte erfolgen in einer Aufspannung und in der gleichen Werkzeugmaschine. In technologischen Untersuchungen wurde eine Wissensbasis erarbeitet, die die Umsetzung der Verfahrensfolge Laserstrahlschneiden und -schweißen für industrielle Anwendungen unterstützt. Erste Teilergebnisse trugen dazu bei, dass das Verfahren bereits Anfang dieses Jahres in die Großserienfertigung von Automobi1karosserien integriert werden konnte. Verbindungsstellen im Sichtbereich der Karosserieaußenhaut, bislang von Werkern durch WIG-Schweißen gefügt, werden jetzt vollautomatisiert verschweißt. Formverbesserungs- und Schleifarbeiten zum Erzielen einer 1ackierfähigen Oberfläche sind erheblich reduziert. Neben dem rein wirtschaftlichen A s m stellt die Verfahrensfolge einen wichtigen Beitrag zur Humanisierung der Fertigung dar. Parallel zu den technologischen Arbeiten, die sich mit der optimierten Prozessführung der beiden Verfahrensschritte befassten, wurde die eingesetzte Systemtechnik untersucht. Aus den Ergebnissen konnten Konzepte für innovative Systemkomponenten abgeleitet und zumindest teilweise realisiert werden. Die Integration einer "Adaptiven Optik" in die Strahlführung erlaubt die prozessoptimierende Fokussierung des Laserstrahls unabhängig von Störgrößen wie der Alterung des Auskoppelfensters der Strahlquelle, thermischen Linseneffekten oder sich ändernder Strahlweglängen durch ein bewegtes Strahlführungssystem. Die "Einelement-Thermoelementsensorik" soll in Verbindung mit einem "automatisierten Strahljustagesystem" eine Unterstützung bei Inbetriebnahme und Wartung der Werkzeugmaschine aber auch zur Inprozess-Qualitätssicherung geben.Welding of butt joints in bodyshell areas of cars can cause expensive rework operations due to the high heat input with is produced conventional joining technologies. Laser beam welding could be an alternative but the geometry of the formed parts must be very accurate. This can be achieved by using laser instead of shear cutting for the trimming of the formed parts. Aim of the investigations conducted in this work was to define parameters of laser manufacturing operations to enable a failure free combination of both technologies