Beschriftungslaser
Laser-Punktschweißen
Wichtige Punkte im Überblick
- Laser-Punktschweißen verbindet gezielt Bauteile mit minimaler Wärme und reduziert Rissbildung.
- Laser-Nahtschweißen erzeugt dichte, hochfeste Nähte für druck- und dichtheitskritische Anwendungen.
- CO2-Laser eignen sich für Kunststoffe; Faserlaser für dicke Metalle und hohe Gravität/Geschwindigkeit.
- 3-Achsen-Steuerung ermöglicht präzises Schweißen auf 3D-Geometrien; Auswahl nach Bauteilsensibilität.
Lasers sind ein bekanntes Werkzeug in der Fertigungswelt, nicht nur zum Markieren, sondern auch weil sie das traditionelle Schweißen übertreffen können. Laserschweißen ist vielseitig und robust und verbindet dicke, dünne und unterschiedliche Materialien. Durch die geringe Wärmeübertragung beschränkt sich das Laserschweißen nicht nur auf Metall - es schweißt auch Kunststoffe/Harze.
Es gibt zwei Arten des Laserschweißens: Laser-Punktschweißen und Laser-Nahtschweißen. Beide Schweißverfahren entsprechen ihrem Namen: Beim Punktschweißen wird an einer bestimmten Stelle oder „Punkt“ geschweißt, beim Nahtschweißen handelt es sich um überlappende Schweißpunkte, die einer Naht folgen. Zum Vergleich: denken Sie an Knöpfe versus Reißverschlüsse bei Kleidung, beide halten zwei Stoffe zuverlässig zusammen, sind aber nicht in jeder Situation geeignet.
Diese Verfahren sind zuverlässig und erzeugen wirksame Schweißverbindungen, doch jedes hat spezifische Vorteile, die mit seinem jeweiligen Schweißprozess zusammenhängen.
In diesem Beitrag betrachten wir die Unterschiede zwischen Laser-Nahtschweißen und Laser-Punktschweißen und wie man sich für das jeweils passende Verfahren entscheidet.
Was ist Laser-Punktschweißen?
Laser-Punktschweißen ist ein präzises Schweißverfahren, das langsame Pulsstrahlen verwendet, um ein Material an einer bestimmten Stelle zu verbinden. Diese Technik wird häufig bei Bauteilen angewendet, die keine flächige Verbindung benötigen, sondern punktuelle Verbindungen. Beispielsweise wird Punktschweißen verwendet, um einen kleinen Stecker an einem Halbleiterwafer zu befestigen. In diesem Fall wird der Stecker nur an einer bestimmten Stelle des Wafers verschweißt, nicht über die gesamte Fläche.
Was ist Laser-Nahtschweißen?
Beim Laser-Nahtschweißen wird die Punktschweißtechnik genutzt, jedoch werden die Punkte nicht nur an einer Stelle, sondern entlang einer durchgehenden Naht geschweißt. Dieses Verfahren verwendet einen Laser mit kontinuierlichem Strahl (CW) oder schnell gepulstem Strahl. Da das Laser-Nahtschweißen eine größere Fläche abdeckt, bietet es höhere Festigkeit und besseren Schutz/Abdeckung.
Vorteile des Laser-Punktschweißens
- Energieeffizient
Laser-Punktschweißen ist energieeffizient, weil es Materialien in kürzerer Zeit und mit weniger Energie verbindet als das Nahtschweißen. Statt ein ganzes Bauteil zu verschweißen, erfolgt das Punktschweißen nur an einer bestimmten Stelle und muss nicht flächig angewendet werden. - Lokales Schweißen
Beim Laser-Punktschweißen wird der Laser nur auf eine bestimmte Stelle eines Bauteils fokussiert, erzielt dabei jedoch eine vollständige Schweißverbindung. Diese lokale Schweißung ermöglicht den Einsatz an empfindlichen Komponenten, ohne elektrische oder andere Funktionen zu beeinträchtigen. - Weniger Rissbildung
Laser-Punktschweißungen sind weniger anfällig für Risse im Schweißbereich. Da die Verbindung nicht so flächig beziehungsweise stark bindend ist wie bei einer Nahtschweißung, bleibt dem Material mehr Spielraum, wodurch Spannungsrisse seltener auftreten.
Vorteile des Laser-Nahtschweißens
- Maximale Festigkeit
Beim Laser-Nahtschweißen wird entlang einer Naht geschweißt - nicht nur an einem Punkt -, wodurch eine wesentlich stärkere Verbindung zwischen den Materialien entsteht. Diese Haftfestigkeit widersteht harten Betriebsbedingungen und Druck, daher ist das Verfahren ideal für Anwendungen, bei denen Undichtigkeiten ausgeschlossen werden müssen. Die hohe Festigkeit macht das Nahtschweißen zudem in regulierten und risikobehafteten Branchen wie der Automobil, Luft und Raumfahrt sowie der Medizintechnik verbreitet. - Kein höherer Wärme-Stress
Man könnte annehmen, dass ein über eine größere Strecke eingesetzter Strahl zu mehr Wärmebelastung führt. Das ist jedoch nicht der Fall. Laser-Nahtschweißen verursacht nicht mehr Wärme-Stress als Punktschweißen. Obwohl Laser technisch Wärme erzeugen, ist die Wärmeübertragung beim Nahtschweißen deutlich geringer als bei vielen konventionellen Schweißverfahren. Dadurch lassen sich Materialien über größere Flächen verbinden, ohne sie zu beschädigen. - Präzise und saubere Nähte
Präzision ist ein typisches Merkmal laserbasierter Verfahren, und das Nahtschweißen bildet hier keine Ausnahme. Laser-Nahtschweißen ermöglicht das Führen genauer, gleichmäßiger Nähte ohne Abweichungen. - Leichtbau-Vorteile
Durch Einsatz von Laser-Nahtschweißen lassen sich leichte Bauteile für Luft und Kraftfahrzeuge fertigen. Anstelle schwerer Schrauben und Muttern kann eine Nahtschweißung dieselbe Festigkeit und Sicherheit bieten - jedoch mit geringerem Gewicht.
Anwendungen der verschiedenen Schweißverfahren
Laser-Punktschweißen und Laser-Nahtschweißen werden in Branchen wie der Automobilindustrie und bei EV-Batterien gemeinsam eingesetzt, entfalten aber jeweils ihre besonderen Stärken z. B. in der Öl- & Gas-Industrie und der Halbleiterfertigung. Bei der Wahl des geeigneten Laser-Schweißverfahrens sollten Sie die Sensibilität Ihrer Bauteile und das geforderte Dichtigkeits/Verbindungsniveau berücksichtigen.
Öl & Gas
Die Öl- und Gas-Industrie verwendet Anlagenrohre zur Speicherung/Leitung von Wasser, Abwasser, Gas und Pulvern. Diese Leitungen stehen unter Druck und sind extremen Umwelteinflüssen wie Witterung, Korrosion und Vibration ausgesetzt. Ein Versagen dieser Leitungen kann Mensch und Umwelt gefährden. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Dichtheit ist Laser-Nahtschweißen eine zuverlässige Methode, um Rohre dicht zu verschließen und Leckagen zu verhindern.
Halbleiter / Elektronik
Halbleiter bestehen aus winzigen Bauteilen, die jeweils eine elektrische Funktion erfüllen, damit das Bauteil korrekt arbeitet. Manche Halbleiter enthalten dutzende Schichten. Wegen dieser Schichtstruktur müssen einzelne Bauteile punktuell und kontaminationsfrei verbunden werden.
Weil jedes Bauelement an einer bestimmten Stelle angebracht werden muss, ist Laser-Punktschweißen ideal. Es erlaubt das Verschweißen einzelner Komponenten, ohne angrenzende Bereiche zu beeinträchtigen oder die Integrität des Halbleiters zu gefährden.
Automobilindustrie
Die Automobilbranche profitiert von beiden Laser-Schweißverfahren:
- Laser-Nahtschweißen eignet sich für dichte und längere Schweißnähte zur Montage von Fahrzeugrahmen. Die Naht folgt dem Rahmen-Kontur und verbindet dicke Metallteile. Die hohe Festigkeit des Nahtschweißens wird z. B. auch zum Abdichten von Treibladungen für Airbags eingesetzt: Beim Auslösen des Airbags hält die Schweißnaht die Treibladung zurück, während der Airbag sich mit Gas füllt.
- Laser-Punktschweißen wird für kleinere Schweißaufgaben eingesetzt, etwa zum Anbringen oder Fixieren von Muttern, Bolzen oder kleinen Bauteilen.
Batterien für Elektrofahrzeuge (EV)
Laser-Nahtschweißen wird zum Stapeln/Verbinden von Elektroden für prismatische und Pouch-Zellen verwendet. Die dichten Nähte zwischen den Elektroden erzeugen feste Verbindungen zwischen den Schichten, sodass die Energieübertragung zuverlässig erfolgt.
Nach dem Stapeln der Elektroden wird Laser-Punktschweißen eingesetzt, um einzelne Verbindungs- bzw. Kontaktpunkte innerhalb des Batteriepacks zu realisieren.
Auswahl einer Laser zum Schweißen
Die in der Praxis weit verwendeten Lasermaschinen zum Schweißen sind CO2 und Faserlaser:
- CO2-Laser-/Schweißmaschinen erzeugen den Strahl aus CO2-Gas/Plasma und arbeiten typischerweise bei einer Wellenlänge von ca. 10 600 nm. CO2-Laser eignen sich besonders gut zum Schweißen von Kunststoffen, Harzen und Folien.
- Faserlaser -/Schweißmaschinen erzeugen den Strahl mittels eines Faseroszillators und liefern typischerweise eine Wellenlänge von ca. 1064 nm. Diese Wellenlänge kann kontinuierlich oder in ultrakurzen Pulsen betrieben werden. Faserlaser sind für hohe Geschwindigkeit und hohe Leistung bekannt, weshalb sie besonders für dickere Metalle und großflächige Projekte vorteilhaft sind.
KEYENCEs Schweißlaser
Laser-Nahtschweißen und Laser-Punktschweißen sind vielseitige Optionen für viele Fertigungsprozesse. Bestimmte Eigenschaften machen jedoch jedes Verfahren in verschiedenen Anwendungsfällen optimal. Wählen Sie Nahtschweißen, wenn Sie eine dichte Schweißverbindung benötigen, die Bauteile selbst unter Druck sicher zusammenhält. Möchten Sie hingegen nur an einer bestimmten Stelle schweißen, ist Laser-Punktschweißen die richtige Wahl.
Unabhängig davon, welches Verfahren für Sie passend ist, bietet KEYENCE CO2 und Faserlaser-Markiersysteme, die sich als Laserschweißmaschinen für beide Verfahren eignen.
Unsere Laser werden für Ihre spezifischen Anwendungen entwickelt und verfügen über eine 3-Achsen-Steuerung, mit der sich jede Form schweißen lässt. Die 3-Achsen-Steuerung passt den Fokuspunkt automatisch an, sodass auch 3D-Formen möglich sind. Ob Sie eine Naht in kurviger Form schweißen oder einen Stecker an einem Halbleiter punktuell verschweißen möchten - unsere Laser sind flexibel genug, um die Aufgabe zu erfüllen. Testen Sie, welches Verfahren am besten für Sie geeignet ist - fordern Sie noch heute eine Demo an.
