Vollautomatisiertes Laser-Rohreinschweißen

Science

Bei genauerem Hinsehen lässt sich in fast jedem industriellen Prozess wenigstens ein Rohrbündelapparat ausfindig machen. Die Dimension reicht von klein (10 bis 100 Rohre) bis sehr groß (10000 bis 100000 Rohre).

07. Februar 2012

Das Einschweißen der beiden Rohrenden ist bei der Herstellung der Apparate ein elementarer und zum Leidwesen der Apparatebauer sehr zeitintensiver Bearbeitungsschritt, zumal der Qualität der Schweißverbindungen im Hinblick auf die Ausfallsicherheit des Apparats und so auch ganzer Industrieprozesse eine besondere Bedeutung zukommt.

Neben dem manuellen Schweißen werden für das Rohreinschweißen meist halbautomatische WIG-Orbitalschweißgeräte verwendet. Vollautomatisierte Verfahren hingegen sind nur in wenigen Einzelfällen vorzufinden. Grund hierfür sind lange Schweißprozesszeiten, so dass durch eine Verkürzung der Prozessnebenzeiten kein nennenswerter Zeitvorteil zu erzielen ist. Die langen Schweißprozesszeiten wiederum sind Folge einer geringen Schweißgeschwindigkeit und langen Schweißwegen, da häufig zwei Schweißlagen gefordert werden. Bei dickwandigen Rohren mit mehr als 2 mm Rohrwandstärke sind für den Nahtaufbau sogar weitere Schweißlagen nötig.

Im Vergleich zum WIG-Schweißen wird beim Laserstrahlschweißen eine 5- bis 50-fach so hohe Schweißgeschwindigkeit erzielt. Zudem werden beim Laserschweißen mühelos große Einschweißtiefen erzielt, so dass beim Rohreinschweißen eine Mehrlagenschweißung entfallen kann. In der Konsequenz wird für das Rohreinschweißen mit dem Laser nur noch ein Bruchteil der sonst üblichen Prozesszeit benötigt. Ferner zeichnet sich das Verfahren durch einen reduzierten Nahtvorbereitungsaufwand sowie durch kürzere Prozessnebenzeiten aus, da der Laserschweißprozess ohnehin eine vollautomatisierte Prozessführung erfordert.

Im Rahmen des Innonet-Forschungsprojekts ›Orbilas‹ erfolgte eine umfassende Prozessentwicklung und -qualifizierung der Technologie Laser-Rohreinschweißen anhand ausgewählter Werkstoff- und Stoßgeometriekombinationen.

Zudem entwickelte das Fraunhofer IPT in enger Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern ein CNC-Schweißsystem für das vollautomatisierte Laser-Rohreinschweißen, das für den mobilen Einsatz beim Kunden geeignet ist und erstmalig auf der Fachmesse WTT-Expo 2011 in Karlsruhe ausgestellt wurde.

Derzeitig unterstützt das Fraunhofer IPT verschiedene namhafte Apparatebauer bei der Einführung dieser neuen und aussichtsreichen Technologie in die fertigungstechnische Praxis.

Erschienen in Ausgabe: 01/2012