Hybride Fügetechnologien für zukunftsfähige Verbindungen
Moderne Fügetechnologien für Metall- und Hybridbauteile – präzise, belastbar und prozesssicher. Wir unterstützen Industriepartner bei der Entwicklung und Erprobung innovativer Fügeverfahren für Serienanwendungen. Von der Machbarkeitsstudie bis zum funktionsfähigen Prototyp.
Fügetechnologie: Elektronenstrahlschweißen
Gefügte Bipolarplatte in der Sichtprüfung — die Schweißnaht muss über die gesamte Länge gasdicht sein.
Laserstrahlschweißen
Um die hauchdünnen metallischen Platten gasdicht und sicher zu fügen, setzen die meisten Hersteller auf das bewährte Laserstrahlscannerschweißen. Dabei wird gebündeltes Licht als hochpräzises Werkzeug eingesetzt. Das Funktionsprinzip ist so simpel wie genial: Ein hochenergetischer Laserstrahl wird erzeugt. Ein beweglicher Spiegel fängt diesen Strahl ein. Durch Kippen und Neigen lenkt der Spiegel den Strahl exakt entlang der gewünschten Fügestellen auf dem Werkstück. Dieses Verfahren gilt als äußerst zuverlässig und hat sich in der Industrie etabliert.
Obwohl Licht masselos ist, gilt das nicht für die Mechanik, die es lenkt. Der Spiegel, der den Laserstrahl führt, besitzt eine physische Masse. Will man die Richtung des Laserstrahls ändern, muss der Spiegel beschleunigt und abgebremst werden. Hier greift das Gesetz der Massenträgheit: Je schneller der Spiegel bewegt werden soll, desto größer sind die Kräfte, die auf die Mechanik wirken. Diese Trägheit begrenzt die maximale Geschwindigkeit, mit der der Laser über das Werkstück geführt werden kann, ohne an Präzision zu verlieren.
Elektronenstrahlschweißen: Der elektromagnetisch gelenkte Strahl verschmilzt die Bauteile im Vakuum – ohne bewegte Optik.
Elektronenstrahlschweißen
Höchstmögliche Schweißnahtqualität durch Vakuumtechnik
Beim Elektronenstrahlschweißen sind Elektronen das Medium – mehrere elektromagnetische Linsen steuern die negativ geladenen Teilchen, welche mit bis zu zwei Dritteln der Lichtgeschwindigkeit auftreffen und die beiden Werkstücke miteinander verschmelzen. Dieses Verfahren kommt ohne träge Lenkungsmechanik aus, sodass der Elektronenstrahl verzögerungsfrei geführt werden kann. Auch die Flexibilität steigt: Dank der Möglichkeit zur schnellen Ablenkung des Strahls lassen sich mehrere Prozesszonen gleichzeitig bearbeiten, wo bislang eine Fügestelle nach der anderen »abgearbeitet« werden muss. Selbst Vor- und Nachwärmprozesse können nahezu gleichzeitig erfolgen.
Anlagen: Elektronenstrahlschweißen
Steigerwald EB Anlage 1
Technologischer Fokus: SCHWEIẞEN von dünnen Metallblechen t ≤ 0,10 mm
Arbeitsbereich
< 300 × 300 mm
Arbeitskammer
4,9 m³
Vakuum
< 20 min (7·10⁻⁴ mbar)
Leistung
30 kW
Strahl-Ø
< 150 µm
Hochratenfähigkeit
Bandschleuse
Steigerwald EB Anlage 2
Technologischer Fokus: FUNKTIONALISIEREN von Metallblechen t > 0,10 mm
Arbeitsbereich
< 160 × 160 mm
Arbeitskammer
1,25 m³
Vakuum
12 min (7·10⁻⁴ mbar)
Leistung
15 kW
Strahl-Ø
< 150 µm
Hochratenfähigkeit
Kammer
Innovative Fügetechnologien im Vergleich
Laserschweißen
hohe Schweißnahtgüte, aber aufwendige Schutzgasbereitstellung
schmale, filigrane Schweißnähte
schnell und flexible Fertigungsskalierung durch Parallelisierung
Produktionsrate
~ 20 BPPs/min (1 Strahl / 1 Scanner)
Schweißgeschwindigkeit
> 1,0 m/s
Elektronenstrahlschweißen
höchste Schweißnahtgüte
mehrere Prozesszonen mit nur einem Strahl
stabile Prozessbedingungen durch Vakuumumgebung
Produktionsrate
~ 40 BPPs/min (1 Strahl, 4 Schmelzbäder)
Schweißgeschwindigkeit
> 0,6 m/s
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