Abstract No.:	7620
Scheduled at:	Wednesday, September 21, 2022, TZ 6 3:00 PM Moderne Schweißverfahren - Laserstrahlschweißen II
Title:	Additiv gefertigte, mobile Vakuumkammer für das Laserstrahlschweißen im Dickblechbereich
Authors:	Alexander Stawenow* / SLV M-V GmbH, Deutschland Rigo Peters / SLV M-V GmbH, Deutschland Sarunas Plenaitis/ SLV M-V GmbH, Deutschland André Sumpf/ SLV M-V GmbH, Deutschland
Abstract:	Das Laserstrahlschweißen unter reduziertem Umgebungsdruck (< 500 mbar) bietet deutliche Vorteile gegenüber dem Schweißen unter Atmosphärendruck. Zu diesen zählen vor allem die signifikante Erhöhung der Einschweißtiefe sowie die positive Beeinflussung der Dynamik und Stabilität der Dampfkapillare, welche porenarme und rissfreie Schweißnähte begünstigt. Besonders für die schweißtechnische Fertigung von Stahlprofilen mit Blechdicken zwischen 25 und 50 mm zur Herstellung hochbelastbarer Strukturen bietet das Verfahren viel Potential. Ein deutlicher Nachteil des Verfahrens ist, dass die Größe des Bauteils durch die Größe der Vakuumkammer limitiert ist. Dies zieht eine lange Evakuierungszeit dieser Kammern und damit erhöhte Fertigungszeiten mit sich. Einen Lösungsansatz bieten hier mobile Vakuumkammern, welche lokal einen Unterdruckt direkt am Bauteil erzeugen. Im Rahmen des Forschungsprojektes „MoVaLas“ wurde an der SLV M-V GmbH in Rostock auf Basis additiver Fertigungstechnologien das Konzept einer mobilen Vakuumkammer entwickelt, gefertigt und erprobt. Eine besondere Herausforderung bei der Konzeptionierung der mobilen Vakuumkammer war die Abdichtung zwischen Kammer und Bauteiloberfläche. Hierbei musste vor allem das Festsaugen der Vakuumkammer an der Oberfläche vermieden werden, sodass Peripheriekomponenten wie Schweißroboter, mit einer Tragkraft von 60 kg, oder Schweißtraktoren diese gleichmäßig über die Oberfläche bewegen können. Gleichzeitig wurden Konzepte erarbeitet, um die Nahtüberhöhung, welche zwangsläufig während des Schweißens entsteht, zu kompensieren. Das verwendete additive Fertigungsverfahren Laser Beam Powder Bed Fusion (PBF-LB), mit dem komplexe 3D-Bauteile aus Metall aus einem Pulverbett generiert werden, spielte eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der Vakuumkammer. Damit war es möglich, verschiedene Lösungskonzepte innerhalb kürzester Zeit zu fertigen und zu erproben. Zur genaueren Funktionsanalyse wurde Schlierenfotografie genutzt, um Druckunterschiede sichtbar zu machen. Schritt für Schritt wurde das Design immer wieder angepasst, optimiert und neu gefertigt. Die final gefertigte mobile Vakuumkammer erreichte ein Niederdruckniveau von ca. 300 mbar und konnte die Einschweißtiefe zum konventionellen Laserstrahlschweißen um 65 % erhöhen.

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