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In einem Rohrbündelwärmetauscher erfolgt der Wärmeaustausch über die Wandflächen der Rohre. Entsprechend sind Anzahl, Durchmesser und Länge der Rohre drei elementare, die Apparateleistung bestimmende Größen. Typische Rohrbündel-Apparate enthalten durchaus mehrere hundert Rohre ? selbst Rohrbündel mit bis zu 5.000 Rohren sind keine Seltenheit. In Einzelfällen enthält ein einzelner Rohrbündel-Apparat auch mehr als 30.000 Rohre und damit über 60.000 Rohr-Rohrbodenverbindungen.
Das Rohreinschweißen ist im Hinblick auf Dichtheit und Festigkeit der Rohr-Rohrbodenverbindung die häufigste und sicherste Fertigungsvariante. Zweifelsohne ist das Wolfram-Inert-Gas (WIG) Rohreinschweißen unter Verwendung so genannter Orbitalschweißgeräte bis heute das am weitesten verbreitete und am besten etablierte Verfahren. Bei genauer Analyse der Fertigungsschritte, die zur Herstellung eines Rohrbündelapparats erforderlich sind, wird deutlich, dass mit dem Rohreinschweißen ein unverhältnismäßig hoher Zeitaufwand verbunden ist. Der Grund hierfür sind die mit ca. 0,1 m/min geringe Schweißgeschwindigkeit und die mit ca. 1 bis 1,5 mm geringe Nahthöhe bzw. Einschweißtiefe. Ab ca. 1,5 mm Rohrwandstärke sind zudem mehrere Überläufe bzw. Schweißlagen erforderlich, um die Anforderungen an die Nahtqualität zu erfüllen. Hinzu kommen Nebenzeiten, die zur Positionierung und Wartung der Orbitalschweißgeräte benötigt werden.
Durch kürzere Haupt- oder Nebenzeiten beim Rohreinschweißen kann die Fertigungszeit für das Rohrbündel besonders wirksam reduziert werden. Mit typischen Schweißgeschwindigkeiten von 1 bis 10 m/min und Einschweißtiefen zwischen 1 und 10 mm hat das Laserstrahlschweißen großes Potenzial die Schweißprozesszeit um über 90 Prozent verkürzen. Für die Rohrbündelfertigung folgt hieraus ein Zeiteinsparpotenzial in der Größenordnung von bis zu 70 Prozent.
Ziel des InnoNet-Forschungsprojekts »OrbiLas« ist die Entwicklung und Qualifizierung eines Laserorbitalschweißsystems für das automatisierte Rohreinschweißen. Wichtige Voraussetzung für die Systementwicklung ist die Prozessentwicklung und die umfassende Qualifizierung der lasergeschweißten Rohr-Rohrbodenverbindungen. Die aktuellen Projektergebnisse geben Anlass zur Annahme, dass die anmaßend formulierten Erwartungen an die Technologie in der Praxis tatsächlich erfüllt werden können.
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