„GREEN-Laserweld“ – nicht grünes, sondern rotes Licht für das Laserschweißen im Vakuum

Deutschland sieht sich im globalen Wettbewerb mit einigen Herausforderungen konfrontiert. Dazu zählt ein erheblich gestiegener Kostendruck bei gleichzeitig wachsender sozialer und umwelttechnischer Verantwortung. Die ökonomischen und ökologischen Anforderungen werden immer anspruchsvoller und vor allem im industriellen Umfeld dabei oft als Zielkonflikt (miss)verstanden. Ein Schlüssel, diesen vermeintlichen Zielkonflikt zu lösen, besteht in der Bereitstellung energieeffizienter, industrietauglicher Hochleistungsverfahren, bei denen Ökonomie und Ökologie Hand in Hand gehen.

Förderprojekt GREEN

Um nachhaltige und umweltschonende Projekte und Technologien voranzutreiben, hat die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) verschiedene Förderprogramme ins Leben gerufen. Auch LaVa-X nimmt mit seinem Projekt „GREEN-Laserweld“ an einem der Förderprogramme teil.
GREEN steht für: Gesteigerte Nahtqualität, Ressourcen- und Energieeffizient, Emissionsarm und Nachhaltig. Bei dem Projekt dreht es sich um das von LaVa-X entwickelte Laserstrahlschweißen im Vakuum (LaVa-Schweißen), bei dem ein energieeffizienter Infrarot-Laser zum Einsatz kommt.

Energieeffizientes Laserstrahlschweißen ist gefordert

Das konventionelle Laserstrahlschweißen hat sich in vielen industriellen Branchen als Fügeverfahren etabliert und durch seine diversen Vorteile häufig klassische Schweißverfahren ersetzt.

Gründe dafür sind unter anderem

• die Produktivität der Technologie,
• die gezielte Energieeinbringung,
• immer preiswertere Laserquellen.

Durch eine Fokussierung der Laserstrahlung auf das zu schweißende Bauteil wird dessen Oberfläche erwärmt. Die Intensität kann dabei so hoch sein, dass das Metall nicht nur schmilzt, sondern sogar verdampft. Durch diesen sogenannten Tiefschweißeffekt können sehr schlanke und tiefe Schweißnähte erzeugt werden.
Doch neben diversen Vorteilen bietet das klassische Laserstrahlschweißen auch Nachteile. So ist beim Einsatz moderner Laser in der Regel ein hoher Energieverbrauch zu erwarten. Das größte Problem des Lasers liegt nach wie vor in schlechten Strahlquellenwirkungsgraden um 30 %. In der Praxis bedeutet dies, dass der weitaus größte Teil der bereitgestellten Energie in Form von Wärmeverlusten ungenutzt abgeführt wird.

Um die Umwelt nachhaltig zu entlasten, sind neue Verfahren erforderlich. Laserprozesse, die energieeffizient arbeiten, haben hier natürlich ein enormes Potential, sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile zu realisieren. Doch soll Energie eingespart werden, werden meist auch andere Faktoren beeinflusst. Daher kann ein neues Laserschweißverfahren nur dann am Markt etabliert werden und langfristig bestehen, wenn keine Abstriche bei Qualität, Produktivität, Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Robustheit im industriellen Einsatz gemacht werden müssen.

Laserschweißen neu gedacht – und realisiert

Mit dem Laserstrahlschweißen im Vakuum (LaVa-Schweißen) hat LaVa-X daher eine energieeffiziente Technologie entwickelt, die diese Anforderungen erfüllt: gesteigerte Qualität und Produktivität beim Laserstrahlschweißen bei gleichzeitiger Senkung der Investitions- und Energie- bzw. Betriebskosten.

Doch wie ist das möglich?

1. Die Senkung der Investitionskosten beruht im Wesentlichen darauf, dass im Vergleich zum konventionellen Laserstrahlschweißen beim LaVa-Prozess für die gleiche Einschweißtiefe mit erheblich geringerer Leistung (ca. 40 % im Vergleich) eingesetzt werden können.
2. Die Senkung der Energie- und Betriebskosten beruht wesentlich auf den damit verbundenen Energieeinsparungen durch die Steigerung des Prozesswirkungsgrades und der signifikanten Reduktion des Schutzgas- und Druckluftverbrauchs.

Das LaVa-Schweißen vereint somit bereits jetzt umwelttechnische und ökonomische Ziele.