Laser- vs. Lichtbogen-Schweißen: Vor- und Nachteile & Auswahl der besten Methode für Ihre Fertigung

Schweißen ist oft der kritischste Prozess in einer Fertigungshalle, da er meist einer der letzten Schritte bei der Bauteilfertigung ist. Teile haben Stunden damit verbracht, in präzise Formen geschnitten und wahrscheinlich in diverse Formen gebracht zu werden, bevor sie geschweißt werden. Erhebliche Materialkosten, Zeit und Arbeit wurden investiert – diese wertvollen Komponenten stehen nun an den Schweißstationen. Doch welches ist die richtige Schweißanwendung? Sollte der bewährte MIG/MAG- oder WIG-Schweißansatz gewählt werden, oder der deutlich neuere Prozess des Laserschweißens? Welche Faktoren müssen bei der Entscheidung berücksichtigt werden? Im Folgenden beantworten wir diese Fragen und geben Einblick in die Unterschiede zwischen diesen wichtigen Schweißverfahren.

Schweißgeschwindigkeit

Einfach zu bedienende Laserschweißmaschinen, auch Strahlschweißgeräte genannt, sind sehr schnell und einfach in der Handhabung. Das Laserschweißgerät für Punktschweißen bietet die Vorteile einfacher Bedienung und hoher Schweißgeschwindigkeit, hat jedoch Schwierigkeiten, in dickere Materialien einzudringen. Der Betrieb von Nicht-MIG-Schweißsystemen ist relativ schwierig und spezialisiert; obwohl die Schweißgeschwindigkeit relativ hoch ist, unterscheidet sich die Geschwindigkeit einer automatischen Laserschweißmaschine nicht sehr von der eines automatischen MIG-Schweißgeräts. Da MIG-Schweißen noch Drahtvorschub benötigt, ist die Schweißgeschwindigkeit geringfügig langsamer als bei der automatischen Laserschweißmaschine und wird nur durch die Drahtvorschubgeschwindigkeit begrenzt.

Schweißeindringtiefe

Die Schweißeindringtiefe ist ein kritischer Faktor für erfolgreiches Schweißen. Zu tiefes Eindringen durchbrennt die gegenüberliegende Seite – Ausschuss und schwache Naht. Zu geringes Eindringen bedeutet unzureichende Haftung der zu verbindenden Komponenten – Bauteilversagen bei Belastung. Eine Laserschweißmaschine ist darauf ausgelegt, Materialien durch Laser zu schmelzen und ohne Zusatzmaterial (wie Draht beim MIG-Schweißen) zu verbinden. Allerdings dringt der Laser sehr flach ein und erfordert daher passendes Material und eine Anwendung, die flache Eindringtiefe zulässt.

Nicht dass Laserschweißen für alle Anwendungen ungeeignet wäre, sondern die Kosten sind für die meisten Anwendungen zu hoch. Doch findet sich die richtige Anwendung, kann Laserschweißen die einzige wirtschaftlich sinnvolle Wahl sein. Beispiel: Wenn eine 2,0 mm dicke Edelstahlplatte geschweißt werden muss, wird bei Laserschweißung mindestens ein 500-W-Laser-Faserkabel-Schweißgerät benötigt – Preis ca. 100.000 $.

Daher ist Laserschweißen nicht kosteneffektiv, wenn für das Schweißen dicker Materialien eine sehr tiefe Eindringtiefe erforderlich ist.

Schweißnaht-Erscheinungsbild

Nicht nur müssen Nähte schnell für Wirtschaftlichkeit und tief für dauerhafte Festigkeit und Verbindung sein – sie müssen auch gut aussehen. Und obwohl MIG-Schweißanwendungen den „Stapel-von-Dimes“-Effekt erzeugen können, ist es sehr schwierig, diese Nahtqualität in der Serienproduktion konsequent beizubehalten. Das Schweißnaht-Erscheinungsbild der Laserschweißmaschine ist jedoch weitaus ästhetischer als beim Argon-Lichtbogenschweißen (MIG/WIG) mit nicht schmelzender Elektrode und hat keine Verbrauchsmaterialien (außer Gasen), die die Nahtqualität beeinflussen.

Das Schweißnaht-Erscheinungsbild einer automatischen Laserschweißmaschine ähnelt dem einer automatischen Argon-Lichtbogen-Schweißmaschine. Dünne Materialien sehen beim Laserschweißen besser aus, da kein Material auf die Verbindungsstellen aufgetürmt wird. Hinsichtlich der Schweißintegrität: Solange die Leistung der Laserschweißmaschine groß genug ist, kann sie fest schweißen – vergleichbar mit Argon-Lichtbogenschweißen. Zu beachten: Die Wärme der Laserschweißmaschine ist stärker konzentriert, daher ist die thermische Verformung des Materials gering – Laserschweißen hat Vorteile beim Schweißen dünnwandiger Materialien.

In puncto Präzision: Die Präzision einer Laserschweißmaschine ist deutlich höher, und die Wiederholbarkeit des Schweißens an einem Laserschweißsystem muss prácticamente nicht so oft überprüft werden – was Zeit und Mühe spart.

Schweiß-Einfachheit

Unter den richtigen Bedingungen ist der Betrieb des Laserschweißens weit weniger schwierig als das Lichtbogenschweißen mit nicht schmelzender Elektrode. Tatsächlich erfordert Argon-Lichtbogenschweißen präzise Verbrauchsmaterialien, die mit hochpräzisen Maschinen gefertigt werden, und ist anfällig für Komponentenausfälle – Laserschweißen ist unter den richtigen Bedingungen deutlich besser und einfacher zu bedienen. Selbst wenn Fehler beim Laserschweißen auftreten, ist das Problem meist nicht gravierend und leicht zu korrigieren.

Zusammenfassung

Laserschweißmaschinen eignen sich besser für das Schweißen dünnwandiger Materialien, deren Form eine konsistente Struktur aufweisen – wie Stanzteile. Für das Schweißen dicker Materialien, wenn keine hohen Anforderungen an Schweißgeschwindigkeit und -genauigkeit bestehen, kann ein Argon-Lichtbogenschweißgerät kosteneffektiver sein.