Ob bei Windparks, Küstenschutzbauwerken oder im Hafen: Wenn technische Konstruktionen unter Wasser geschweißt werden müssen, dann machen das Taucher in der Regel per Elektroden-Handschweißen. Ein alternatives Verfahren entwickeln Wissenschaftler:innen des LZH nun gemeinsam mit der AMT GmbH aus Aachen. Das lasergestützte Metall-Fülldrahtschweißen unter Wasser soll das Schweißen unter Wasser erleichtern und bessere Schweißnähte erzeugen.
Ziel: Fülldrahtschweißen mit dem Laser für Unterwasser-Arbeiten
Für Schweißarbeiten unter Wasser hat sich das Elektroden-Handschweißen etabliert, das verhältnismäßig einfach und kostengünstig ist. Es hat aber den großen Nachteil, dass die Taucher:innen die abgebrannten Elektroden häufig auswechseln müssen. Gerade bei längeren Schweißnähten muss der Prozess somit immer wieder unterbrochen werden.
Beim Fülldrahtschweißen dagegen kann kontinuierlich Draht von einer Drahtrolle gefördert werden, der aufgeschmolzen wird. Dadurch lassen sich deutlich längere Schweißnähte erzeugen, Abschmelzleistungen und Produktionsraten werden so gesteigert. Durch Unterstützung mittels Laserstrahlung wollen die Wissenschaftler des LZH das Fülldrahtschweißen nun anpassen. Das Ziel: Das lasergestützte Metall-Fülldrahtschweißen als qualitativ überzeugende und effizientere Alternative für das Schweißen unter Wasser entwickeln.
Lichtbogenzündung und Prozessstabilität verbessern
Der Laserstrahl wird gezielt Energie ins Werkstück einbringen, um die Lichtbogenzündung und -stabilität zu verbessern. Untersuchungen zum Laserstrahl-Lichtbogen-Hybridschweißen an Atmosphäre haben gezeigt, dass sich durch die gezielte Kombination aus Laserstrahl und Lichtbogen in einer gemeinsamen Prozesszone der Lichtbogen präzise führen lässt, was zu einer höheren Prozessstabilität und geometrischen Genauigkeit der Schweißnähe führt.
Zudem sind höhere Schweißgeschwindigkeiten sowie das Überschweißen von vorhandenen Schweißnähten möglich. Im Projekt LaMeer wollen die Partner nun die Kombination von Laserstrahl und Lichtbogen im Einsatz unter Wasser untersuchen. Dazu wollen sie einen Schweißbrenner-Prototypen mit integrierter Laseroptik entwickeln und testen.
Wachsende Bedeutung des Unterwasser-Schweißens
Die maritime Wirtschaft zählt zu den bedeutendsten Wirtschaftszweigen in Deutschland. Das Schweißen als eine der Schlüsseltechnologien der Unterwassertechnik erhält dabei insbesondere vor dem Hintergrund des Klimawandels eine stetig wachsende Bedeutung, etwa in den Bereichen Energieerzeugung und Küstenschutz.
Das Projekt LaMeer (Lasergestütztes Metall-Fülldraht-Schweißen unter Wasser) wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz unter dem Förderkennzeichen KK5111705SU1 durch den Projektträger AIF Projekt GmbH gefördert.
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