Vakuum-Laserschweißen für dickwandige Stahlkomponenten im Schwermaschinenbau

Das Hochtechnologieunternehmen TRUMPF und Forschungspartner der RWTH Aachen kooperieren bei der Entwicklung des laserbasierten Tiefschweißens. Dieses neue Verfahren zielt darauf ab, die Fertigung massiver Stahl- und Aluminiumstrukturen im Schiffbau, in der Offshore-Windkraft und im Anlagenbau erheblich zu beschleunigen.

Industrielle Herausforderung und betrieblicher Kontext
Die Herstellung dickwandiger Stahlbauteile für Monopiles, Pipelines und Schwermaschinen erfordert traditionell den schrittweisen Aufbau von Schweißnähten in zahlreichen einzelnen Lagen. Diese konventionellen Verfahren sind zeitaufwendig, binden erhebliche Energieressourcen und begrenzen die Taktung der gesamten Fertigungskette. Bisherige laserbasierte Standardverfahren erreichten Schweißtiefen von maximal sechs Zentimetern, was die wirtschaftliche Verbindung massiver metallischer Strukturen einschränkt und die Produktivität in industriellen Schwerlastanwendungen limitiert.

Technische Lösung und Verantwortlichkeiten
Zur Bewältigung dieser infrastrukturellen Grenzen haben TRUMPF und die RWTH Aachen das Verfahren für das Laserschweißen im Vakuum (LaVa) weiterentwickelt. TRUMPF stellt hierfür einen 50-Kilowatt-Hochleistungslaser zur Verfügung, der mit der Strahlformungstechnologie BrightLine Weld ausgestattet ist. Diese optische Systemarchitektur ermöglicht eine gezielte Energieverteilung im Laserstrahl, um die Stabilität und Präzision des Schweißprozesses zu gewährleisten. Die RWTH Aachen führt die zugehörigen Tiefschweißversuche durch und validiert die physikalischen Parameter des Systems für den industriellen Einsatz.

Einsatz und Implementierung
Der Schweißprozess wird unter einem verringerten Umgebungsdruck von 50 Millibar durchgeführt. Diese physikalische Anpassung ermöglicht es dem Laserstrahl, signifikant tiefer in das Material einzudringen als unter atmosphärischem Normaldruck. Im Gegensatz zum Elektronenstrahlschweißen erfordert dieser Ansatz kein technisch aufwendiges Hochvakuum, was die maschinelle Integration in bestehende Fertigungshallen und Produktionslinien deutlich erleichtert.

Ergebnisse und erwartete Auswirkungen
Durch den Einsatz des Systems lassen sich Stahlstrukturen in einem einzigen Schweißvorgang bis zu einer Tiefe von 14 Zentimetern verbinden. Die Reduzierung der erforderlichen Schweißlagen senkt den Energiebedarf, verkürzt die Produktionszyklen und steigert die Anlagenproduktivität messbar. Simon Olschok, verantwortlich für die Versuche an der RWTH Aachen, erklärt die mechanische Weiterentwicklung: „Was heute noch viele einzelne Schweißlagen erfordert, könnte künftig in deutlich weniger Arbeitsschritten gelingen.“ Diese technologische Grundlage etabliert ein skalierbares Verfahren zur wirtschaftlichen Bearbeitung extrem dicker Materialien in einem Arbeitsgang.

Herausgegeben von Maria Brueva, Redakteurin von Induportals – angepasst durch KI.

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