Lasertechnologien: Effektiv, effizient und ökologisch

Präzise Kanten und exakte Schnittführung, keine Spanbildung und kein Materialverschleiß – das sind nur einige Vorteile der Lasertechnologien. Um mehr darüber zu erfahren, traf sich die TRANSFER mit dem Steinbeis-Experten Professor Dr.-Ing. Roland Wahl von der Hochschule Pforzheim. Der ist sich sicher: Uns erwarten noch viele spannende Entwicklungen in diesem Bereich und schon jetzt profitieren viele Industriebereiche vom Einsatz der Lasertechnologien.

Herr Professor Wahl, in Ihrem Steinbeis-Unternehmen entwickeln Sie Anwendungen zum Verschleißschutz, worin liegen dabei Ihre Schwerpunkte?

Unsere Schwerpunkte liegen in Prozessen zum Verschleißschutz von Kundenbauteilen, die mittels Laser durchgeführt werden. Zwei Technologien sind auf diesem Gebiet besonders wichtig: Das Laserhärten und das Laserauftragschweißen. Und beide gehören zu den Schwerpunkten in unserem Steinbeis-Unternehmen.

Welche Dienstleistungen Ihres Steinbeis-Unternehmens werden derzeit besonders gefragt?

Insbesondere das Auftragen von Hartmetallschichten auf Stahlteile mittels Laserauftragschweißen ist bereits seit Jahren gefragt und daran ändert sich auch derzeit nichts. Der Grund: Im Vergleich zum konventionellen Auftragen von Hartmetallschichten per Wolfram-Inertgasschweißen, kurz WIG, können wir mit diesem Verfahren in vielen Industriebereichen, zum Beispiel an Werkzeugen der Warmumformindustrie, die Lebensdauer der Teile um das Zwei- bis Dreifache steigern. Das ist auch aus ökologischer Sicht ein großer Erfolg, auf den wir stolz sind. Dazu kommt aber natürlich vor allem, dass dieses Verfahren deutlich weniger als das Zweifache gegenüber WIG kostet.

Auch das Laserhärten erfreut sich seit mindestens zehn Jahren einer großen Nachfrage immer dort, wo gehärtet werden muss, aber die Prozesswärme das Bauteil nicht mit Verzug und entsprechender Nacharbeit belasten soll.

Stichwort innovative Fertigung und innovative Werkstoffe: Welchen Stellenwert werden die Lasertechnologien in diesem Bereich zukünftig einnehmen?

Sie haben jetzt schon einen großen Stellenwert, der von der Fähigkeit des Lasers herrührt, sehr intensiv und auf sehr gezielter Fläche auf ein Bauteil, also auf einen Werkstoff, einzuwirken. Dieser Stellenwert wird in der Zukunft noch wachsen, da viele innovative Funktionen neuer Produkte von einem innovativen Werkstoffmix leben.

Als nur ein Beispiel, aber ein hochaktuelles, können Hochleistungsbatterien für Elektrofahrzeuge genannt werden, an denen zum Beispiel in hoher Zahl rüttelsichere elektrische Verbindungen zwischen Aluminium und Kupfer herzustellen sind. Klassisch würde man das mit Schweißverfahren nach dem Diffusionsprinzip angehen, nur dauert das zu lange und wird dadurch zu teuer. Daher wird angestrebt, mit dem viel schnelleren Schmelzschweißen per Laserstrahl durch die damit mögliche Gezieltheit der Aufschmelzung ausreichend rüttelsichere Legierungen in der Verbindungszone einzustellen, was zuvor mit dem konventionellen Schmelzschweißen wegen der schwierigen Metallurgie nicht ging.

Welche Trends in der Lasermaterialbearbeitung sehen Sie aktuell?

Die Trends in der Lasermaterialbearbeitung werden oft vom Kundenmarkt ausgelöst, der für ein bestimmtes Produkt die Vorteile der Bearbeitung mit Laser entdeckt hat und dann die Konstruktion seines Produktes danach ausrichtet.

Ein aktuelles Beispiel für einen solchen Trend sehe ich bei unseren Partnern in der Automobil- und Zulieferindustrie beispielsweise in den neuen, feinstaubarmen Bremsscheiben für Fahrzeuge. Hier wird auch wieder das Auftragschweißen von Hartmetall verwendet, sogar mit angenehmer zu verarbeitenden Hartmetallmischungen als zum Beispiel in der Werkzeugindustrie. Zum Trend wurde es durch die Feststellung, dass an diesen Bremsscheiben Bremsbeläge erfolgreich verwendet werden können, die deutlich weniger Feinstaub erzeugen.

Einen sehr interessanten neuen Trend in naher Zukunft sehe ich beim Laserschweißen durch den Einsatz immer höherfester Stähle in Maschinenbau, Verfahrenstechnik und Fahrzeugindustrie. Diese höherfesten Stähle, die zum Beispiel auch im Antriebsstrang eines E-Fahrzeugs wegen der dort höheren Antriebsdrehmomente interessant werden können, müssen oft in vorgewärmtem Zustand geschweißt werden, damit der Werkstoff die benötigte hohe Nahtqualität erhält. Da der Laserstrahl nicht nur ein ideales Schweißwerkzeug ist, sondern auch bei entsprechend intelligenter Vorgehensweise zum Vorwärmen genutzt werden kann, sehe ich da einige hochinteressante Entwicklungen auf uns zukommen.

Wie können insbesondere kleine und mittlere Unternehmen von diesen Trends profitieren?

Gerade kleine und mittlere Unternehmen müssen mit der vorhandenen Manpower auskommen und sich daher voll auf die Branche konzentrieren, in der sie tätig sind. Da ist es dann oft nicht sinnvoll oder möglich, auch noch neue Produktionsprozesse mit Laser komplett in der eigenen Versuchsabteilung zu entwickeln. Denn zu einer erfolgreichen Prozessentwicklung gehört in der Summe eine große Bandbreite an Tätigkeiten, vom Umgang mit dem Laserstrahl und anderen Prozesskomponenten über metallurgische Untersuchungen an den erzeugten Musterteilen und Prototypen bis hin zu Tests der Teile auf Prüfständen, die sich idealerweise auf gesicherte internationale Normen abstützen. Daher ist es speziell für kleine und mittlere Unternehmen oft sinnvoll, sich mit einem erfahrenen und zuverlässigen F&E-Partner zusammenzutun. Erfreulicherweise, natürlich ganz ohne Werbung für uns machen zu wollen, sind wir ein solcher Partner.

Darüber hinaus: Je kleiner das Unternehmen ist und je fokussierter es sich in seiner Branche engagiert, desto interessanter kann es werden, auch auf Dauer die Laserarbeiten von einem solchen Partner durchführen zu lassen. Auch das machten und machen wir und je vertrauensvoller die Zusammenarbeit ist, desto einfacher und erfolgreicher läuft das auch über viele Jahre.