Laserschweißen ist eine bedeutende Weiterentwicklung der Schweißtechnik und ermöglicht in der Regel ein schnelleres Schweißen als bei anderen Schweißverfahren. Die Energie kommt überaus zielgerichtet auf das Bauteil, so dass der Wärmeeintrag und Schweißverzug minimal ist. Die Schweißnaht ist sehr schmal und optisch ansprechend. Es entstehen kaum Schweißspritzer. Das Schleifen oder Richten kann nach dem Laserschweissen meist entfallen. Mit einer Taumelbewegung (Wobbel) wird der Schweißprozess stabilisiert.
Das Laserhandschweißen bietet gegenüber dem Laserschweißen mit einem Roboter weitere Vorteile: Durch die handgeführte Pistole entfällt eine aufwendige Positionierung der Bauteile zum Laserstrahl. Es ist zudem keine kostenträchtige Programmierung nötig. Die Werkstückspannung ist etwas einfacher und somit ist das Hand-Laserschweißen auch für kleinere Stückzahlen und kleinere Losgrößen interessant. Mit einem automatisierten Drahtvorschub kann beim Laserhandschweißen auch ein kleiner Spalt überbrückt werden.
Der Schweißprozess des Laserschweißens ist vielseitig einsetzbar. Es können Schweißaufgaben gelöst werden, die bisher nicht oder nur schwer lösbar waren. So können zum Beispiel sehr dünne Materialien (ab 0,3 mm), unterschiedliche Werkstoffe oder lange Schweißnähte mit wenig Schweißverzug lasergeschweißt werden. Das Schweißverfahren ist für Stumpfstöße, Kehl- und Ecknähte sowie für Überlappstöße gut geeignet.
Das Hand-Laser-Schweißen ist ein relativ junges Fügeverfahren. Durch eine sorgfältige Schulung, regelmäßige Schweißproben mit zerstörungsfreien und zerstörenden Prüfungen, laserhandschweißgerechter Konstruktion und passenden Prozessparametern können Schweißfehler vermieden werden.
Das Laserschweißen von Hand ist nicht für alle Schweißaufgaben geeignet, so dass das WIG-Schweißen, das MAG-Schweißen, das MIG-Schweißen, das Widerstandsschweißen, das Bolzenschweißen und andere Schweißverfahren weiterhin erforderlich sein werden. Inzwischen haben erste Laserhandschweißbetriebe ausgebildete Laserhandschweißer und Verfahrensprüfungen für das handgeführte Laserschweißen, so dass sie mit den Geräten für das Laserhandschweißen auch Schweißungen nach DIN EN 1090-3 EXC 2 und nach DIN EN 3834-2 anbieten können.
Anwendungen für das Handlaserschweißen gibt es im Handwerk, Maschinenbau, Anlagenbau, Metallindustrie, Rüstungsindustrie, Fahrzeugbau, Luft- und Raumfahrt, Schiffsbau, Baugewerbe, Rohrleitungsbau, Chemieindustrie, Elektroindustrie, Feinmechanik, Forst- und Landwirtschaft, Abfallwirtschaft, Wasserwirtschaft, Fördertechnik, Informationstechnik, Möbel und Geräte, Medizintechnik, Wartung, Reparatur und in vielen weiteren Bereichen.
Die Wellenlänge der Laserstrahlung liegt nicht im sichtbaren Bereich. Über 100 Meter weit kann diese Laserstrahlung das menschliche Auge schädigen. Neben den Augen sind beim Hand-Laserschweißen auch die Haut und die Atemwege zu schützen. Die Stäube sind sehr fein und deshalb lungengängig. Beim handgeführten Laserschweißen sind viele Vorschriften und Besonderheiten zu beachten.
Die gängigsten Geräte für das Laserhandschweißen haben einen Diodenlaser mit ca. 1075 nm und einer Laserleistung von circa 1500 Watt. Die Laserstrahlung wird über eine Glasfaser mit 5 bis 10 m Länge zu einer Schweißpistole geführt, in der sich meist ein Umlenkspiegel für die Taumelbewegung (Wobbel), eine Fokussierlinse mit ca. 150 mm Brennweite, ein Schutzglas, ein Strahlführungsrohr für die Fokuseinstellung und eine Düse befinden. Der Trend beim Hand-Laser-Schweißen geht bei der Laserleistung bis 1500 W zu luftgekühlten Geräten, die sehr kompakt sind und eine Einschweißtiefe von ca. 4 mm zulassen. Bei deutlich höherer Laserleistung sind aktuell wassergekühlte Geräte üblich und größere Einschweißtiefen möglich. Die Eignung der persönlichen Schutzausrüstung ist bei höherer Laserleistung jedoch zu prüfen.
Der Betrieb dieser Laser (Klasse 4) ist mit einem Laserschutzbeauftragten, mit einer Gefährdungsbeurteilung, einer Betriebsanweisung, in einer geeigneten Schutzkabine, nach Sicherheitseinweisungen und mit geeigneter persönlicher Schutzausrüstung zulässig. Übliche Schweißerhelme oder Schweißerschutzbrillen bieten keinen Schutz. Die Bediener müssen nach der Schulung regelmäßig unterwiesen werden. Auch eine Absaugung ist als Schutz gegen die lungengängigen Stäube erforderlich.
Vor dem Kauf eines Geräts zum Laserhandschweissen sollte man sich die Fragen stellen:
- Entspricht das Gerät den europäischen Vorschriften?
- Ist die Betriebsanleitung in deutscher Sprache verfügbar und wie umfangreich ist die Dokumentation?
- Wie ist Ersatzteilversorgung, Service und Wartung gesichert? Welche Reaktionszeiten können in diesen Bereichen sichergestellt werden?
- Wer macht die Sicherheitsunterweisung für das Gerät?
- Wer erbringt die Anwendungsberatung für das Laserschweißen?
Abhängig von Materialart, Bauteildicke, Nahtart, Schweißposition der zu schweißenden Teile sind beim Laserschweißen nämlich zumindest Schweißdüsenform, Laserleistung, Pendelweg und -frequenz, CW oder Puls, Start- und Endrampen, Schutzgas, Pistolenvorschubgeschwindigkeit, Drahtdurchmesser, Drahtvorschubgeschwindigkeit, Startverzögerung des Drahtvorschubs und der Rückzug des Drahtvorschubs am Schweißende auszuwählen.
