Laserlöten: Zuverlässigkeitsteigerung im Raumfahrzeugdesign

Lotlegierungen sind kritisch für die Luft- und Raumfahrt. Löten wird überall in der Branche eingesetzt – von Turbinenschaufeln in Triebwerken über Raketendüsen bis zu Hydraulikbaugruppen. Die starke Verbindung durch Löten trägt zur Zuverlässigkeit und Festigkeit der Komponenten in einer Industrie bei, die extrem niedrige Ausfallraten verlangt.

Warum Löten in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt wird

Löten verbindet zwei Metalle durch Erhitzen und Aufschmelzen eines Lots, das an beide Metallstücke bindet. Um als Löten zu gelten, muss der Prozess bei Temperaturen über 450 °C stattfinden. Das Lot muss zudem einen niedrigeren Schmelzpunkt als die beiden Metallstücke haben. Es gibt mehrere Gründe für den Einsatz von Löten in der Luft- und Raumfahrt:

• Mehrere Teile können gemeinsam verarbeitet werden.
• Mehrere Fügungen können simultan hergestellt werden.
• Minimaler Verzug der Teile, da die gesamte Baugruppe gleichmäßig erhitzt und abgekühlt wird.
• Unähnliche Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, einschließlich Keramiken, können gefügt werden.

Edelmetall-Lotlegierungen

Weltraumforschung ist teuer, Kosten müssen gesenkt werden, um den Betrieb aufrechtzuerhalten. Edelmetalle wie Palladium und Gold sind knapp und werden noch knapper. Daher steigen die Kosten für Edelmetall-Lotlegierungen. Doch da Ausfälle vermieden werden müssen, zögert die Luft- und Raumfahrtindustrie, diese aufzugeben.

Umfangreiche Forschung, Entwicklung und Daten haben bewiesen, dass Edelmetall-Lotlegierungen zuverlässig sind. Verständlich, dass die Branche sie nicht aufgeben will. Glücklicherweise erforschen und entwickeln Hersteller nichteidmetallische Legierungen. Sie sind genauso stark wie ihre edelmetallischen Pendants, aber für einen Bruchteil der Kosten verfügbar.

Moderne Fortschritte beim Löten

Neue Aktivlotlegierungen werden eingeführt, die Metalle und Keramiken verbinden können. Diese Legierungen ermöglichen direkte Metall-Keramik-Verbindungen ohne Metallisierung. So können Keramiksensoren an Raumfahrzeugen dort gelötet werden, wo sie benötigt werden. Löten mit geeigneten Legierungen ist entscheidend – einmal qualifiziert, sind Ausfälle selten. Typischerweise versagt die gesamte Baugruppe, nicht nur die Lötstelle.

Metallstücke, die nicht durch traditionelle Verfahren gefügt werden können, können Laserlöten als Alternative nutzen. Ein Laser dient als Wärmequelle. Während der Laser die Metallstücke erhitzt und das Lot schmilzt, wirkt der Spalt zwischen den Komponenten als Kapillare für das Lot, das fließt und mit den Komponenten bindet. Laser werden häufig mit robotergestütztem Löten integriert.

Genesis Systems, IPG Photonics Company, bietet Laserslösungen und Automatisierungsexpertise für Aviation, Space & Defense Fertigung.