Technologie Feinbearbeitung: Schweißen - TRUMPF Laser

Leistungsregelung für konstante ErgebnisseBedienpanelPulsleistungZeitEchtzeitLeistungsregelungLeistungsregelungVorteile der Echtzeit-Leistungsregelung• Alle Pulse sind Arbeitspulse• Jederzeit definierte Laserleistung am Werkstück• Hohe Puls-zu-Puls Stabilität- Hohe Reproduzierbarkeit- besser als ± 0,3 % (@ 10 ms Pulsdauer)PulsleistungRegelkreisLaserkavität/-resonatorWerkstückZeitLeistungsmessungim StrahlwegLaser in der Feinbearbeitung © TRUMPF M. Kussmann; J. Metzger5

Simultanes NahtschweißenHerstellung endoskopischerInstrumente• Material: CrNi• Abmessungen- Großes Rohr Ø 4,5 mm- 2 kleine Rohre Ø 1 mm• 1 Laser mit 4 Abgängen- Strahlteilung mit 4 x 25%• Fokusdurchmesser 300 µm1234• Vorteile- Nahezu verzugsfreie Schweißungen- Optimaler Lauf der FührungsdrähteLaser in der Feinbearbeitung © TRUMPF M. Kussmann; J. Metzger6

Long Pulse WeldingSchweißen eines Batteriekontaktes• Material: Aluminium und KupferTruPulse 556• Schweißnaht (Ring) mit Scanneroptik PFO 20• Schweißgeschwindigkeit 14 m/min2,2 mm Im Vergleich zu herkömmlicher Punktschweißunghöhere Festigkeit wegen größerem SchmelzvolumenLaser in der Feinbearbeitung © TRUMPFM. Kussmann; J. Metzger 7

Burst-FunktionScannerschweißen von Kontakten an Schalternmit dem TruPulse 124• 10 Schweißpunkte mit Scanneroptik PFO 20• Pulsenergie von je 11,5 J(Pulsleistung: 2,3 kW, Pulsdauer: 5,0 ms)Energiespeicher123456789101 2 3 4 5 6 7 8 9 10Schweißzeitreduzierung70 %Pulsfrequenz30 Hz vs. 9 HzDeutliche Reduzierung der Schweißzeit Erhöhter DurchsatzLaser mit geringerer mittlerer Leistung Niedrigere InvestitionskostenLaser in der Feinbearbeitung © TRUMPFM. Kussmann; J. Metzger 8

TruFiber – Yb:Glas Faserlaser• Einsatz im Feinschweißen und Feinschneiden• Kombination von wenigen hundert Watt Laserleistungmit bester Strahlqualität (M² < 1,1)- Feinste Bearbeitungsergebnisse- Hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit• Cw Betrieb und moduliert mit mehreren kHz• Hoher Wirkungsgrad• Strahlführung über LaserlichtkabelTruFiberLaser in der Feinbearbeitung © TRUMPF In Abhängigkeit von der benötigtenBearbeitungsgeschwindigkeit wird das ModellausgewähltM. Kussmann; J. Metzger 9

Schweißen mit TruFiber 400Laser in der Feinbearbeitung © TRUMPFM. Kussmann; J. Metzger 10

Remoteschweißen in TruLaser Station 3003Zylinderkopfdichtung• Edelstahl 0,1 mm auf 0,3 mm• Überlappstoß Tiefschweißen• Fokusdurchmesser 25 µm (z = 0 mm)• Laserleistung 200 W• Geschwindigkeit 24 m/minRohrverbindung• Edelstahl 0,4 mm Wandstärke• StumpfstoßWärmeleitungsschweißen• Bestrahldurchmesser 240 µm (z =+4 mm)• Laserleistung 400 W• Geschwindigkeit 2,8 m/min (6 U/min)Laser in der Feinbearbeitung © TRUMPFM. Kussmann; J. Metzger 11

TruPulse und TruFiber im Schweißvergleich (1)Typ.Fokus-Ø 30 µm 100 µm 300 µmTruFiber TruPulse• Je kleiner der Fokusdurchmesser, destohöher die Anforderungen an Bauteilvorbereitung,Spanntechnik undPositionierung• Je größer der Fokusdurchmesser, destomehr (Puls-)Leistung ist erforderlichStumpfstoßÜberlappstoß100 µmSpalt100 µmSpalt• Stumpfstoß- Spaltbreite < Fokusdurchmesser• Überlappstoß- Spaltbreite < Schweißnahtbreite• Je größer der Verbindungsquerschnitt,desto höher die Festigkeit der SchweißungLaser in der Feinbearbeitung © TRUMPFM. Kussmann; J. Metzger 12

TruPulse und TruFiber im Schweißvergleich (2)Rundnaht an Edelstahl Sensor mit Kunststoffkern• TruFiber 200- Überlappnaht- d of = 35 µm- 150 W cw 4 m/min, geringer Verbindungsquerschnitt• TruPulse 203- Kehlnaht- d of = 800 µm- 700 W, 3 ms, 70 Hz 1 m/min, großer Verbindungsquerschnitt Laserauswahl erfolgt nach AbwägungGeschwindigkeit vs. FestigkeitLaser in der Feinbearbeitung © TRUMPFM. Kussmann; J. Metzger 13

Produktion von Herzschrittmachern (1)Kontaktschweißen der innerenElektronik-Komponenten• Material: KupferlegierungenVerschweißen der Gehäusehälftenvon Herzschrittmachern• Material: Titan- T M = 1650 °C• Wandstärke 0,3 mmLaser in der Feinbearbeitung © TRUMPF M. Kussmann; J. Metzger14

„Kaltes“ Schweißen von HerzschrittmachernVerschweißen der Titangehäusehälften• Innentemperatur < 50 °C- Keine Schädigung derempfindlichen Elektronik• Definierte Einschweißtiefe- 0,25 mm bei 0,3 mm Wandstärke(keine Spritzer im Inneren)dank präziser Leistungsregelungin Echtzeit• Gasdicht- Getestet gegen 10 -8 bar• Biokompatibel wie der Grundwerkstoff• Fokusdurchmesser 800 µmLaser in der Feinbearbeitung © TRUMPFM. Kussmann; J. Metzger 15

Fazit• Die Wahl des Lasers hängt ab von- der Art der Schweißnaht- der Möglichkeit der Vorbereitung- den Anforderungen an Festigkeit und GeschwindigkeitFür jede Anwendung den passenden Laser.Laser in der Feinbearbeitung © TRUMPF M. Kussmann; J. Metzger16