Drahtlos auf Draht Laserschweißen gelingt mit dynamischer Strahlformung ohne Zusatzdraht

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Fraunhofer-Institut für Werkstoff und Strahltechnik IWS

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Per Strahlformung lassen sich auch unterschiedliche Werkstoffe mit dem Laser schweißen. Das klappt jetzt noch smarter und nachhaltiger, heißt es vom Fraunhofer-IWS aus Dresden.

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) stellt auf der Fachmesse Schweißen & Schneiden 2025 innovatives Laserschweißen vor, das sowohl konstruktive als auch wirtschaftliche Spielräume erweitert, heißt es. Gleich mehrere aktuelle Entwicklungsprojekte setzten dabei auf laserbasierte Fügeverfahren. Im Rahmen dessen beeinflusst ein gezielt bewegter Laserstrahl aktiv das Verhalten der Schmelze, wodurch auf Zusatzwerkstoffe verzichtet werden kann, wie die Dresdener Forscher eklären. So sollen sich selbst anspruchsvollste Schweißaufgaben – wie das Fügen bisher als schwer schweißbar geltender Legierungen oder Bauteilquerschnitte von erheblicher Größe – prozesssicher und produktiv erledigen lassen. Und das klappe auch noch mit weniger Energie, geringerem Materialeinsatz und reduzierter Nacharbeit. Die Kombination aus hochfrequenter Scannertechnik, flexibler Strahlleistungsregelung und der IWS-eigenen, systemoffenen Prozesssteuerung eröffnet deshalb neue Anwendungsperspektiven und Konstruktionsmöglichkeiten, die klassische Lichtbogen-Schweißverfahren nicht erlauben, wie die Forscher betonen. Hier mehr zu den Projekten ...

Rissfreies Schweißen von Alu-Batteriegehäusen

Im EU-Projekt Albatross hat das IWS etwa ein innovatives Batteriegehäuse für Elektrofahrzeuge mittels Laserschweißen gefertigt und in realer Bauteilgröße erfolgreich demonstriert. Die Leichtbaustruktur kombiniert Aluminium-Strangpressprofile mit Aluminium-Druckgussteilen mit einer Wandstärke bis fünf Millimetern. Konventionelle Verfahren stießen bei dieser Werkstoffpaarung an physikalische Grenzen. Denn Druckguss neigt zu Porenbildung und Strangpressprofile der Werkstoffgruppe 6000 gelten als empfindlich gegen Heißrisse, heißt es. Die Laserinnovation des IWS basiert nun auf einer gezielt oszillierenden Strahlführung, die das Schmelzbad in Bewegung bringt, so Poren reduziert und gleichzeitig metallurgisch stabile Nähte erzeugt. So erhalte man qualitätsgerechte Aluminiumschweißverbindungen ohne Zusatzwerkstoff. Das Batteriegehäuse wurde sogar in ein echtes Fahrzeugmodell implementiert und erprobt. Und im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojekts „FutureCarProduction“ wird diese Technik derzeit hinsichtlich der schweißtechnischen Verarbeitung von Sekundäraluminium sowie von Guss-Guss-Verbindungen weiterentwickelt und auf ihre Nachhaltigkeit bewertet.

Dichte Behälter aus 2000er-Aluminiumlegierung

Und Für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt hat das Fraunhofer-IWS eine Laserschweißtechnik entwickelt, mit der geschlossene Tankstrukturen aus einer hochfesten Aluminiumlegierung der 2000er-Reihe hergestellt werden können. Weil aber diese Legierungen beim Verschweißen ebenfalls zur Heißrissbildung neigen, ging das bisher nicht ohne Zusatzdraht zur Beeinflussung der Legierungsbildung im Schweißgut.

Der neue Laserschweißprozess des Instituts verzichte aber vollständig auf Zusatzwerkstoffe und ermögliche ein prozessstabiles, relativ „kaltes“ Schweißen, das auch bei 3D-Konturen angewendet werden könne. Dieser laserbasierte Prozess eignet sich demnach sehr gut für den Abschluss rotationssymmetrischer Behälter. Er wird aber auch für das Einschweißen von Rohren untersucht, weil er dichte, verzugsfreie und sehr belastbare Nähte garantiere. Entwickelt wurde das Ganze in einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK, heute: BMWE) geförderten Luftfahrtprojekt.

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