elektrowärme international Härtetechnik (Vorschau)

FACHBERICHTE
Bild 7: Handlasersystem in Produktionsumgebung
Bild 8: Schweißen mit Handlasergerät am Bauteil
stahlblech um die Gesamtbaugruppe einer supraleitenden
Dipolspule der Babcock Noell GmbH. Das zylindrische Bauteil
hatte einen Durchmesser von 1,20 m, eine Höhe von
2,50 m und ein Gewicht von ca. 30 t. Aufgrund der Masse
und des Wertes der Baugruppe kam ausschließlich das
mobile Schweißen vor Ort in Frage (Bild 7).
Der Blechmantel aus 0,1 mm dicker Edelstahlfolie wurde
aus mehreren Bahnen zusammengesetzt und zunächst in
der Ebene im Überlappstoß punktuell mit einem gepulsten
Handlasergerät verschweißt. Anschließend erfolgte
das Einfassen der Baugruppe und Verschweißen am Bauteil,
wobei darunterliegende Schichten nicht geschädigt
werden durften (Bild 8). Aufgrund der unterschiedlichen
Schweißpositionen und der Bauteilgröße hat sich der Einsatz
des fasergekoppelten Handsystems einmal mehr als
einfach zu handhabendes Universalgerät bewiesen.
Reparaturschweißen von Großbauteilen
Die vorliegende Reparaturaufgabe bestand darin, die
Maßungenauigkeit an der Welle eines Großgenerators
durch Materialauftrag an den Innenflächen einer Schwalbenschwanzführung
zu beheben, um anschließend eine
Bearbeitung auf das Soll-Maß zu ermöglichen. Die entsprechenden
Nuten dienten zur Aufnahme eines Polschuhs,
sodass eine verzugsfreie Bearbeitung erforderlich war.
Die Lösung der Aufgabenstellung erfolgte durch Einsatz
des Laser-Pulver-Auftragschweißens, bei dem der
Zusatzwerkstoff mittels eines Gasträgerstroms an den
Bearbeitungsort geführt und durch den Laserstrahl aufgeschmolzen
wird. Der Zusatzwerkstoff bildet dabei mit
dem oberflächlich aufgeschmolzenen Grundwerkstoff ein
gemeinsames Schweißgut. Durch seitlich versetzte und
überlappende Bahnen wird ein flächiger Auftrag erzielt,
der ggf. mehrfach wiederholt wird.
Aufgrund der Bauteilgröße wurde die Bearbeitung vor
Ort durchgeführt, wobei sowohl der Laser als auch der
Industrieroboter zur Führung der Schweißoptik zum Bearbeitungsort
gebracht und dort vorübergehend installiert
worden sind. Als Laserstrahlquelle wurde ein fasergekoppelter
Diodenlaser mit einer Ausgangsleistung von 3 kW
eingesetzt. Aufgrund der eingeschränkten Zugänglichkeit
war ein Arbeitsabstand zwischen Laser-Brennfleck und
Optik von mehr als 400 mm erforderlich, sodass die Innenflächen
der Schwalbenschwanz-Nuten bearbeitet werden
konnten (Bild 9). Der mobile Industrieroboter ist mittig
neben dem Bauteil platziert worden, sodass die Bearbeitungslänge
von 3 m in einem Zug abgefahren werden
konnte. Die Einsatzdauer des Lasersystems lag einschließlich
Auf- und Abbau bei lediglich einer Woche.
Mobiles Laserschweißen auf der Werft
Im Rahmen des Forschungsprojekts MESCHLAS war die
LASER on demand GmbH im Unterauftrag des Laser Zentrums
Hannover e.V. verantwortlich für die Realisierung, ein
Getriebefundament sowie ein Schiffsruder mobil per Laser
zu schweißen (Bild 10). Dabei wurden als Halbzeuge Stahl-
Aluminiumschaum-Sandwich-Bleche verarbeitet. Diese bieten
sehr gute Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften
und führen zur Gewichtsreduzierung von mehr als 10 %. Das
Verschweißen erfolgte beidseitig zur Anbindung der Stahl-
Deckbleche, während der Schaumkern unverschweißt blieb.
Entscheidend für das prozesssichere Laserschweißen sind
Bauteilvorbereitung und Spanntechnik. So wurden die Kanten
sämtlicher Fügepartner gefräst, um die Komponenten
möglichst im technischen Nullspalt spannen zu können.
Anschließend erfolgte das Heftschweißen bevor die Bauteile
im Stumpf- und T-Stoß verschweißt worden sind. Jedes
Demonstratorbauteil enthält mehr als 30 m Laserschweißnaht.
Laserschweißen an Großformen vor Ort
Im Zuge der Umstellung der Flugzeugfertigung von Aluminiumwerkstoffen
auf Faserverbundstrukturen (insbesonde-
3-2013 elektrowärme international
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