Laser welding clamping device

Beim Laserschweißen beeinflussen vor allem zwei Dinge die Schweißqualität: Der Laser und die Spannvorrichtung, die das Werkstück an seinem Platz hält. Schnelldorfer Maschinenbau zeigt Ihnen, worauf es bei der Spannvorrichtung Laserschweißen ankommt, wie die Fertigung erfolgt und welche Typen von Vorrichtungen es gibt. Für einen rundum gelungenen Schweißprozess.

 

Warum die richtige Vorrichtung beim Laserschweißen so viel ausmacht

Beim Laserschweißen muss alles sehr genau zusammenpassen: Der Laser trifft nur einen kleinen Bereich, weshalb die Bauteile weder verrutschen noch schief liegen dürfen. Denn bereits die kleinste Ungenauigkeit kann dazu führen, dass die Wärme nicht dort ankommt, wo sie gebraucht wird. Die Folge sind schlechtere Schweißnaht-Ergebnisse, mehr Nacharbeit und im schlimmsten Fall sogar Ausschuss.

 

Eine hochwertige Laserschweiß-Spannvorrichtung reduziert diese Risiken. Sie hält das Werkstück ruhig und sicher in seiner Position. Dadurch lässt sich sauberer schweißen, und auch Verzug entsteht seltener. Außerdem wirkt sich der Einsatz einer Vorrichtung unmittelbar auf die Produktion aus: Die Werkstücke lassen sich schneller einlegen, sicher spannen und ohne umständliches Nachjustieren wieder entnehmen. So läuft die Fertigung deutlich stabiler und die Ergebnisse bleiben gleichmäßiger – und es geht weniger Zeit für Korrekturen verloren.

 

Welche Spannvorrichtung passt zum Laserschweißen?

Welche Vorrichtung sinnvoll ist, hängt stark vom Bauteil und vom Prozess ab. Ein einfaches Blechteil stellt beispielsweise ganz andere Anforderungen als ein schweres Werkstück und eine Kleinserie braucht mehr Flexibilität als eine automatisierte Serienfertigung. Deshalb gibt es nicht die eine passende Spannvorrichtung für alle Anwendungen, sondern mehrere Typen mit unterschiedlichen Stärken.

 

Typen von Spannvorrichtungen für das Laserschweißen

 

Typ der Spannvorrichtung	Beschreibung	Geeignet für
Magnetische Spannsysteme	Schnell in der Anwendung und gut für einfache Blechteile. Bei sehr hohen Anforderungen an Präzision und Ausrichtung aber nicht immer die erste Wahl.	Einfache Geometrien, schnelle Fixierung, leichte Bauteile
Pneumatische Spannvorrichtungen	Fixieren Werkstücke schnell, gleichmäßig und wiederholgenau und eignen sich daher gut für automatisierte Prozesse.	Serienfertigung, automatisierte Anlagen, wiederkehrende Bauteile
Hydraulische Systeme	Haben hohe Haltekräfte und sind besonders sinnvoll, wenn schwerere Bauteile sicher gespannt werden müssen.	Große oder schwere Werkstücke, hohe Spannkräfte
Mechanische Klemm- und Schraubvorrichtungen	Robust, einfach verständlich und im täglichen Einsatz gut kontrollierbar.	Universeller Einsatz, manuelle Fertigung, überschaubare Serien-Produktion
Modulare Aufspannsysteme	Lassen sich flexibel anpassen und sind besonders praktisch bei vielen Varianten, wechselnden Geometrien und kleineren Stückzahlen.	Kleinserien, Prototypenbau, variantenreiche Produktion

 

Worauf es bei der Konstruktion einer Laserschweiß-Spannvorrichtung ankommt

Ist der passende Vorrichtungstyp gewählt, beginnt die eigentliche Detailarbeit. Denn es reicht nicht, wenn eine Spannvorrichtung einfach irgendwie hält – sie muss das Bauteil so führen, abstützen und fixieren, dass das Laserschweißen konsequent zuverlässig funktioniert. Aus diesem Grund müssen von vornherein die Lage, Höhe und Fügespalt mitgedacht werden. Stimmen diese Punkte nicht, liefert auch der präziseste Laser auf Dauer keine guten Ergebnisse.

 

Wichtig ist außerdem, dass die Schweißstelle gut zugänglich bleibt. So darf die Vorrichtung den Laserstrahl nicht behindern und auch das Schutzgas, die Sensorik oder die Spannpunkte sinnvoll berücksichtigen. Gleichzeitig sollte die Vorrichtung allerdings so gebaut sein, dass Mitarbeiter oder Roboter die Bauteile jederzeit leicht einlegen und wieder entnehmen können. 

 

Zu guter Letzt spielt auch das Material der Vorrichtung eine Rolle, die oft vernachlässigt wird. Der Grund: Beim Schweißen entsteht Wärme, und diese Wärme kann sich auf die Bauteile der Vorrichtung auswirken. Deswegen gilt: Je stabiler die Vorrichtung unter den Prozessbedingungen bleibt, desto besser lassen sich wiederholbare Ergebnisse erzielen.

 

Wenn klassische Vorrichtungen an ihre Grenzen stoßen

Bei einfachen Bauteilen reichen klassische Klemm-, Schraub- oder Spannsysteme oft aus. Schwieriger wird es jedoch, wenn die Geometrien komplexer werden, Bauteile sehr filigran sind oder zusätzliche Funktionen direkt in die Vorrichtung integriert werden sollen. Dann kann es aufwändig werden und eine zusätzliche Fertigung ist nötig: die additive Fertigung. Diese ersetzt zwar nicht die klassische Spannvorrichtung, kann sie aber sinnvoll ergänzen.

 

Additive Fertigung im Vorrichtungsbau: Mehr Freiheit bei komplexen Aufgaben

Bei der additiven Fertigung wird ein Bauteil nicht aus einem Block herausgefräst, sondern Schicht für Schicht aufgebaut. Dies geschieht mittels 3D-Metalldruck, bei dem die Vorrichtung direkt aus digitalen Konstruktionsdaten entsteht. Dadurch lassen sich auch jene komplexe Formen umsetzen, die mit der konventionellen Bearbeitung nur schwer herstellbar wären. Der Vorteil dieser Technologie liegt also auf der Hand: die Gestaltungsfreiheit.

 

Im Vorrichtungsbau eröffnet das ganz neue Möglichkeiten: Komplexe Geometrien, innenliegende Kanäle oder integrierte Funktionen können direkt mit geplant und anschließend umgesetzt werden. So lassen sich zum Beispiel Begasungszuleitungen direkt in die Laserschweißvorrichtung einbauen, damit das Schutzgas an die Naht gelangt. Auch in Sachen Gewicht punktet die additive Fertigung, denn die Vorrichtungen sind zumeist leichter und bestens für den Leichtbau und filigranen Blechbauteilen geeignet. Die leichteren Vorrichtungen lassen sich zudem einfacher bewegen, schneller umrüsten und besser in Roboteranlagen einsetzen.

 

All das zeigt, dass der 3D-Metalldruck eine starke Stütze in der Herstellung von Spannvorrichtungen sein kann, denn er hilft, die Vorrichtungen schneller zu entwickeln und bis zur Serienreife zu bringen.

 

Mögliche Vorteile der additiven Fertigung auf einen Blick

 

• mehr Freiheit bei komplexen Geometrien
• integrierte Funktionen wie Schutzgasführung
• leichtere Vorrichtungen für Roboter und bewegte Systeme
• schnellere Prototypen und Anpassungen
• kürzere Time-to-Market durch weniger Entwicklungsschleifen
• bessere Überführung neuer Baugruppen in die Serie

 

Wirtschaftlich sinnvoll? Dann lohnt sich eine Spannvorrichtung

Ob sich eine bestimmte Spannvorrichtung rechnet, hängt nicht nur vom Anschaffungspreis ab. Ebenso entscheidend ist, wie stark und entsprechend positiv sie die Produktion, die Fertigungszeit, die Nacharbeit und die gesamte Prozesskette beeinflusst. 

 

Um zu sehen, ob sich eine Spannvorrichtung lohnt, prüfen Sie deshalb folgende Punkte:

 

• Konstruktionsaufwand: Wie viel Zeit und Aufwand fließen in die Entwicklung und Auslegung?
• Herstellungskosten: Welche Kosten entstehen für das Material und die Bearbeitung, Montage und Prüfungen?
• Stückzahlen: Lohnt sich eine maßgeschneiderte Lösung oder ist ein flexibles System sinnvoller?
• Rüstzeit: Wie schnell lässt sich die Vorrichtung auf neue Werkstücke oder Baugruppen anpassen?
• Ausschuss und Nacharbeit: Wie stark verbessert die Vorrichtung die Qualität und wie sehr reduziert sie Fehler?
• Amortisation: Wie schnell rechnet sich die Vorrichtung über die tatsächliche gesamte Serie?

 

Schnelldorfer Maschinenbau: Laserschweißen als Teil durchdachter Gesamtsysteme

Schnelldorfer Maschinenbau entwickelt schweißtechnische Lösungen, die über die einzelne Maschine hinausgehen. Bei uns steht das gekonnte Zusammenspiel aus Anlage, Vorrichtung, Handling und Automatisierung im Fokus – etwas, das gerade beim Laserschweißen so wichtig ist. Denn als Fachbetrieb wissen wir: Präzision entsteht nur dann, wenn alle Komponenten bestens aufeinander abgestimmt sind. Deshalb planen wir Ihre Schweißanlage nicht nach Schema F, sondern passend zu Ihren Anforderungen und Ihrem Betrieb. Für Systeme und eine Spanntechnik, die einwandfrei funktionieren und dabei im täglichen Einsatz jederzeit gut bedienbar und wirtschaftlich bleiben.

 

Die richtige Spannvorrichtung fürs Laserschweißen finden mit Schnelldorfer Maschinenbau

Die richtige Spannvorrichtung fürs Laserschweißen zu finden ist nicht immer einfach – wir von Schnelldorfer Maschinenbau helfen Ihnen und Ihrem Unternehmen deshalb gerne dabei. Unsere Fachkräfte mit Erfahrung haben einen geschulten Blick für Ihren gesamten Schweißprozess, und zwar von der Bauteilaufnahme über das Handling bis zur Integration in die Anlage. Wir stehen Ihnen mit einer Beratung auf Augenhöhe zur Seite und entwickeln auf Wunsch Systeme, die bestens auf Ihre Produktion abgestimmt sind und dabei stets zuverlässig wiederholbar und präzise arbeiten.

 

Sie planen eine Laserschweißanwendung oder möchten Ihre bestehende Fertigung oder Schweißvorrichtung verbessern? Dann sprechen Sie uns an – wir beraten Sie gerne und entwickeln die Vorrichtungen und Spannkonzepte, die wirklich passen.

 

Frequently asked questions (FAQ)

Wie oft sollte eine Spannvorrichtung fürs Laserschweißen gewartet werden?

Spannflächen, Führungen, Klemmstellen und Bezugspunkte sollten in festen Intervallen auf Verschleiß, Sauberkeit und Maßhaltigkeit geprüft werden, da gerade beim Laserschweißen enge Toleranzen wichtig sind.

 

Welche Nachteile hat das Laserschweißen?

Laserschweißen ist in der Anschaffung oft kostenintensiver und verlangt hohe Schutzmaßnahmen. Außerdem reagiert der Prozess empfindlich auf eine schlechte Teilequalität, ungenaue Spalte oder unzureichende Vorbereitung. Dafür punktet das Laserschweißen aber mit sehr präzisen Nähten, geringem Wärmeeintrag, einer hohen Schweißgeschwindigkeit und lässt sich zudem gut automatisieren.

 

Kann man ohne Gas Laserschweißen?

Nein, beim Laserschweißen wird in der Regel ein Schutzgas eingesetzt. Es schützt das Schmelzbad und unterstützt die Nahtqualität. Ohne diese passende Gasführung kann die Laserschweißnaht deutlich an Qualität verlieren.

 

Warum entstehen beim Laserschweißen Spritzer?

Spritzer entstehen meist durch instabile Prozessführung, falsche Parameter oder ungünstige Oberflächenbedingungen. Mit sauberen Werkstücke, einer stabilen Fixierung und einer exakt ausgelegten Vorrichtung können Sie das Risiko von Spritzern entsprechend reduzieren.

 

Was ist Hybrid-Laserschweißen?

Hybrid-Laserschweißen kombiniert das Laserschweißen mit einem weiteren Schweißverfahren, meist MIG/MAG. Dadurch lassen sich die hohe Präzision und Geschwindigkeit des Lasers mit besserer Spaltüberbrückung und höherem Materialauftrag verbinden.