Laser-Technologie

In der Metallverarbeitung und -fertigung sind sowohl Punktschweissmaschinen als auch Laserschweissmaschinen gängige Schweissgeräte; sie unterscheiden sich jedoch erheblich hinsichtlich Schweissprinzip, geeigneter Anwendungen, Geräteaufbau und Fertigungsverfahren.

Für Unternehmen, die nach Herstellern von Schweißgeräten suchen, ist der erste Schritt bei der Vielzahl von Optionen auf dem Markt, die Unterschiede zwischen Punktschweißen und Laserschweißen zu verstehen. Die Auswahl der Ausrüstung sollte sich an den spezifischen Produktmerkmalen und den Produktionsanforderungen orientieren, nicht einfach daran, welche Methode „besser“ ist.

Was unterscheidet Punktschweißmaschinen also genau von Laserschweißmaschinen, und für welche Anwendungsfälle eignet sich jeweils welche Methode am besten?

I. Unterschiedliche Schweißprinzipien

Punktschweißmaschinen sind eine Art Widerstandsschweißausrüstung. Sie wirken hauptsächlich dadurch, dass sie mittels Elektroden Druck auf das Werkstück ausüben und gleichzeitig einen Schweißstrom hindurchleiten; dadurch entsteht Wärme im Kontaktbereich und es bildet sich eine Schweißstelle.

Daher erfordert das Punktschweißen in der Regel physischen Kontakt zwischen den Elektroden und dem Werkstück. Es eignet sich besonders gut für Produkte, bei denen Verbindungen an bestimmten, festen Stellen erforderlich sind.

Laser-Schweißmaschinen hingegen nutzen einen Laserstrahl mit hoher Energiedichte, der auf die Oberfläche des Materials gerichtet wird und so bewirkt, dass die Schweißzone rasch schmilzt und eine Schweißnaht bildet. Je nach Produktstruktur kann das Laserschweißen als Dauerschweißen, Punktschweißen oder als Schweißen entlang eines bestimmten Pfads durchgeführt werden.

Einfach ausgedrückt:

Beim Punktschweißen steht das ‚Verbinden durch Schweißpunkte‘ im Vordergrund, beim Laserschweißen hingegen das ‚Verbinden durch laserinduziertes Schmelzen‘.

Es gibt keine einfache Eins-zu-eins-Ersatzbeziehung zwischen beiden Verfahren; die konkrete Wahl hängt von der Produktstruktur und den Prozessanforderungen ab.

II. Für welche Produkte eignen sich Punktschweißmaschinen am besten?

Das Punktschweißen zeichnet sich durch hohe Schweißgeschwindigkeit und Eignung für Mehrpunktverbindungen aus und wird daher in der Massenfertigung breit angewendet.

Beispiele hierfür sind:

Metall-Drahtprodukte und Maschenplatten;

Hardware-Stanzteile;

Blech-Konstruktionskomponenten;

Metallteile für Haushaltsgeräte;

Automobilkomponenten;

Metallische Steckverbinder für Elektronik und Elektrogeräte;

Metallkomponenten für Batterien und Anwendungen im Bereich neue Energien.

Bei bestimmten Produkten ist das Werkstück mit mehreren festen Schweißpunkten ausgelegt; der Prozess erfordert lediglich die genaue Positionierung der oberen und unteren Materialschichten sowie den Einsatz von Elektroden zum Abschluss der Schweißung. In solchen Fällen stellt eine Punktschweißmaschine oft die unkompliziertere Wahl dar.

III. Für welche Produkte eignen sich Laser-Schweißmaschinen am besten?

Ein Merkmal des Laserschweißens ist die hohe Konzentration der Schweißzone; der Schweißpfad lässt sich an das konstruktive Design des Produkts anpassen. Daher findet es breite Anwendung in der präzisen Metallverarbeitung, bei Anwendungen mit hohen ästhetischen Ansprüchen sowie bei der Herstellung komplexer Strukturkomponenten.

Zu den üblichen Anwendungen gehören:

Hardware und Blech: Schweißen metallischer Strukturteile wie Edelstahl- und verzinkter Bleche;

Neue Energien und Energiespeicherung: Batteriegehäuse, metallische Strukturkomponenten usw.;

Haushaltsgeräte und Küchenutensilien: Metallgehäuse, Halterungen und verwandte strukturelle Teile;

Präzisionselektronikfertigung: Metallteile mit hohen Anforderungen an Schweißpräzision und ästhetische Qualität;

Automobilbau und Komponenten: Schweißen spezifischer metallischer Strukturteile und Komponenten.

Laser-Schweißgeräte sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, beispielsweise als handgeführte Laser-Schweißgeräte mit automatischem Drahtzuführer, luftgekühlte Laser-Schweißgeräte, flache „markenfreie“ Laser-Schweißgeräte, galvanometergesteuerte Laser-Schweißgeräte sowie robotergestützte Laser-Schweißarbeitsstationen.

Daher bezeichnet der Begriff „Laser-Schweißgerät“ keine einzelne Geräteart; die konkrete Wahl hängt von den Anforderungen des jeweiligen Fertigungsprozesses ab.

IV. Wie unterscheiden sich die Fertigungsverfahren von Punktschweißen und Laserschweißen?

Zwischen beiden Schweißverfahren bestehen erhebliche Unterschiede hinsichtlich der Fertigungsverfahren.

Das Punktschweissen erfordert in der Regel, dass die Elektrode mit dem Werkstueck in Kontakt tritt; die Schweissstelle ist durch die Konstruktion der Elektrode und die Zugänglichkeit des Werkstuecks eingeschränkt. Bei Produkten mit zahlreichen Schweisspunkten lässt sich die Produktionseffizienz durch Mehrpunkt-Schweissen, spezielle Werkzeuge oder automatisierte Anlagen steigern.

Beim Laserschweissen hingegen wird der Strahl gezielt auf eine bestimmte Stelle gerichtet. Dadurch können Bereiche geschweisst werden, die für herkömmliche Elektroden schwer zugänglich sind – unter Ausnutzung der Anlagenkonfiguration und geeigneter Werkzeuge.

In der automatisierten Fertigung lässt sich das Laserschweissen mit Robotern, Bewegungsplattformen und visuellen Positioniersystemen integrieren, um eine hochflexible Steuerung der Schweissbahn zu erreichen.

Daher ist das Punktschweissen besonders geeignet für Produkte mit fest vorgegebenen Schweissstellen und hohen Anforderungen an Geschwindigkeit sowie serienmässige Verbindung. Das Laserschweissen sollte bei Produkten mit kontinuierlichen Nähten, komplexen Schweissbahnen oder hohen ästhetischen Ansprüchen an die Schweissnaht in Betracht gezogen werden.

V. Wie wählen Sie zwischen einem Punktschweißgerät und einem Laserschweißgerät?

Bei der Anschaffung von Geräten können Unternehmen die Optionen anhand der folgenden Faktoren bewerten:

Hinweis: Diese Tabelle dient lediglich dem vorläufigen Verständnis und darf nicht als alleinige Grundlage für die Geräteauswahl herangezogen werden.

Vor der endgültigen Festlegung der Geräteauswahl ist eine Prozessvalidierung mit echten Produktsamples unerlässlich.

VI. Warum wird beim Kauf von Schweißgeräten eine Probenschweißung empfohlen?

Ob Sie nun Punktschweißen oder Laserschweißen wählen – eine alleinige Orientierung an Produktbezeichnungen oder Gerätespezifikationen kann zu Ungenauigkeiten führen.

So ergeben sich beispielsweise bei Edelstahlprodukten aufgrund von Unterschieden in der Plattendicke, der Konstruktionsausführung und der Lage der Schweißstellen unterschiedliche Anforderungen an die Gerätekonfiguration und die Schweißparameter.

Ein logischer Arbeitsablauf sieht wie folgt aus:

Produktmuster/Zeichnungen → Bestätigung von Material und Dicke → Analyse der Schweißstellen → Prozessplanung → Probenschweißen → Prüfung der Schweißqualität → Endgültige Festlegung der Ausrüstung

Für Unternehmen ermöglicht das Probenschweißen nicht nur die Beurteilung der Schweißqualität, sondern liefert zudem frühzeitig Erkenntnisse zum Gerätebetrieb, zu den Produktionszykluszeiten sowie zur Kompatibilität zwischen Produkt und Ausrüstung.

Fazit

Punktschweißen eignet sich besser für Produkte, die hauptsächlich feste Verbindungsstellen erfordern, während Laserschweißen kontinuierliche Nähte, Bahnschweißen und Anwendungen mit hoher Präzision sowie überlegener optischer Oberflächenqualität unterstützt. Bei der Auswahl von Schweißausrüstung stellt die Kompatibilität zwischen Produkt und Schweißverfahren den entscheidendsten Faktor für Unternehmen dar.