5-Achs-CNC-Laserschweißen: Komplexe Geometrien automatisiert schweißen

Vergleich auf Basis der im Artikel beschriebenen Vorteile der 5-Achs-Kinematik gegenüber 3-Achs-Systemen.

Was leistet 5-Achs-CNC-Laserschweißen?

Das 5-Achs-CNC-Laserschweißen von Sigma Laser kombiniert fünf Bewegungsachsen: die linearen Achsen X, Y und Z sowie die rotatorischen bzw. schwenkbaren Achsen C und D. Diese Konfiguration ermöglicht eine außergewöhnliche Flexibilität und Präzision beim Schweißen komplexer Geometrien. Alle sechs Anlagen von Sigma Laser, darunter die Sidanus Light, Sidanus Fibre, Sineo Light, Sineo Fibre, Sirius Light und Siega Fibre, sind mit dieser 5-Achs-Kinematik ausgestattet. Im Vergleich zu 3-Achs-Systemen bieten diese Anlagen erweiterte Möglichkeiten zur Bearbeitung von Bauteilen mit komplexen Geometrien.

Programmspeicher und Flexibilität

Ein wesentlicher Vorteil dieser Systeme ist der integrierte Programmspeicher, der standardmäßig bis zu 50 Schweißprogramme fasst und auf über 100 erweiterbar ist. Dies erlaubt eine schnelle Anpassung und Umstellung zwischen verschiedenen Schweißaufgaben, was die Effizienz in der Produktion erheblich steigert.

Präzisionsschweißen für anspruchsvolle Anwendungen

Das 5-Achs-CNC-Laserschweißen ist ideal für Branchen, die höchste Präzision erfordern, wie die Medizintechnik, die Luft- und Raumfahrt sowie die Automobilindustrie. Die Fähigkeit, komplexe Schweißnähte mit höchster Genauigkeit zu realisieren, macht es zu einer wertvollen Technologie für Produktionsprozesse, bei denen sowohl Qualität als auch Geschwindigkeit entscheidend sind.

Typische Parameter für das Laserschweißen umfassen eine Leistung im Bereich von 300 bis 600 W für Faserlaser und bis zu 500 W für Nd:YAG-Laser, mit einer Einschweißtiefe, die je nach Material und Anwendung variieren kann. Die Wärmeeinflusszone (WEZ) bleibt dabei minimal, was Verzug und Materialveränderungen reduziert.

Vorteile der Laserschweißtechnologie

• Hohe Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit bei der Bearbeitung von Werkstoffen wie 1.4301.
• Minimale Wärmeeinflusszone (WEZ) zur Reduzierung von Verzug und Materialveränderungen.
• Möglichkeit der Integration von Super Pulse Technology für anspruchsvolle Anwendungen.

Das 5-Achs-CNC-Laserschweißen bietet eine zukunftssichere Lösung für Unternehmen, die ihre Produktion auf ein neues Niveau der Automatisierung und Präzision heben möchten. Durch die Nutzung modernster Laserschweißtechnologien können Fertigungsprozesse optimiert und die Produktivität gesteigert werden.

Die Einhaltung relevanter Normen, wie der EN ISO 15614 zur Qualifizierung von Schweißverfahren, stellt sicher, dass die Schweißprozesse den höchsten Qualitätsstandards entsprechen ISO – International Organization for Standardization.

Beschreibung der Achsen gemäß Artikeltext; ermöglicht flexible und präzise Bearbeitung komplexer Werkstücke.

Die Kinematik im Detail: X·Y·Z·C·D im Zusammenspiel

Das 5-Achs-CNC-Laserschweißen bietet eine präzise Möglichkeit, komplexe Werkstücke effizient zu bearbeiten. Die exakte Synchronisation der Achsen X, Y, Z, C und D ermöglicht eine nahtlose Integration in automatisierte Schweißprozesse. Jede Achse trägt entscheidend zur Qualität und Effizienz von Laserschweißanwendungen bei. Die Fähigkeit, komplexe Geometrien ohne Nachbearbeitung zu schweißen, reduziert sowohl die Produktionszeiten als auch die Kosten erheblich. Typische industrielle Anwendungen umfassen das Schweißen von Stählen wie 1.4301 und 1.2343 sowie Aluminiumlegierungen, wobei die Wärmeeinflusszone (WEZ) minimiert wird.

Funktion der Linear- und Rotationsachsen

• X-, Y- und Z-Achsen: Diese Linearachsen sind für die präzise Positionierung des Laserkopfs unerlässlich. Die Verfahrwege der Sineo Light betragen beispielsweise 620×620×510 mm, was eine flexible Bearbeitung von Werkstücken ermöglicht. Die Wiederholgenauigkeit solcher Systeme liegt typischerweise im Bereich von ±0,01 mm, was eine hohe Präzision sicherstellt.
• C-Achse: Die C-Achse führt Drehbewegungen aus, die für Rundnähte an rotationssymmetrischen Teilen essenziell sind. Dies ist besonders wichtig bei der Bearbeitung von Bauteilen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie.
• D-Achse: Diese Achse ermöglicht Schwenkbewegungen, wodurch ein konstanter Fokusabstand auf 3D-Konturen gewährleistet wird. Dies ist entscheidend für die gleichmäßige Energieeinbringung und die Vermeidung von Verformungen.

Industrielle Anwendungen und Vorteile

Im industriellen Kontext bietet das 5-Achs-CNC-Laserschweißen zahlreiche Vorteile. Besonders in der Automobilindustrie, Medizintechnik und Luft- und Raumfahrt profitieren Unternehmen von der Flexibilität und Präzision dieser Technologie. Die Fähigkeit, komplexe Geometrien ohne Nachbearbeitung zu schweißen, reduziert sowohl die Produktionszeiten als auch die Kosten erheblich.

Dank der Laserschweißtechnologie von Sigma Laser, wie sie in Modellen wie der Sidanus Light und Sirius Light zu finden ist, steht den Anwendern eine bewährte Lösung zur Verfügung, die durch zuverlässige Ergebnisse und einfache Integration in bestehende Fertigungslinien überzeugt. Typische Parameter für das Laserschweißen umfassen Leistungen bis zu 500 W und Wellenlängen um 1070 nm bei Faserlasern, was eine hohe Energieeffizienz und geringe Wärmeeinflusszonen ermöglicht.

Die Einhaltung von Normen wie der EN ISO 15614 zur Qualifizierung von Schweißverfahren ist in der industriellen Anwendung essentiell, um die Qualität und Reproduzierbarkeit der Schweißnähte sicherzustellen ISO – International Organization for Standardization.

Warum sind fünf Achsen mehr als drei plus zwei?

Beim CNC-Laserschweißen mit fünf Achsen, wie es bei den Anlagen von Sigma Laser üblich ist, profitieren Anwender von einer deutlich höheren Flexibilität und Präzision im Vergleich zu Systemen mit nur drei oder zwei plus drei Achsen. Diese Technologie ermöglicht eine vollständige Zugänglichkeit zu verdeckten Nahtlagen, ohne dass ein Umspannen des Werkstücks erforderlich ist. Dadurch werden die Toleranzkette und die Rüstzeit signifikant reduziert. Typische industrielle Laserschweißparameter umfassen Leistungen bis zu einigen hundert Watt und Wellenlängen im Bereich von 1064 nm für Nd:YAG-Laser oder 1070 nm für Ytterbium-Faserlaser, wie sie in den Sigma-Anlagen verwendet werden.

Zugänglichkeit und Flexibilität

Durch die fünf Achsen können komplexe Geometrien geschweißt werden, die sonst schwer zugänglich sind. Die Möglichkeit, die Naht in der optimalen Wannenlage zu drehen, ohne das Bauteil selbst manipulieren zu müssen, bietet entscheidende Vorteile bei der Bearbeitung von Werkstoffen wie der Werkstoffnummer 1.4301. Diese Flexibilität ist insbesondere bei großen Bauteilen relevant, da die Sigma-Anlagentische unbegrenzte Bauteilgrößen und -belastungen unterstützen. Die Möglichkeit, die Schweißnaht optimal zu positionieren, minimiert die Wärmeeinflusszone (WEZ) und reduziert Verzug.

Optimierte Prozesskette

Der Einsatz der 5-Achs-CNC-Laserschweißtechnologie reduziert die Notwendigkeit, Bauteile mehrfach umzuspannen. Dies führt zu einer Optimierung der gesamten Prozesskette, da die Rüstzeiten verkürzt werden und die Präzision des Schweißens steigt. Die nahtlose Integration in automatisierte Schweißverfahren wird durch die flexiblen Module der Simass Base Unit, wie das Simass Rotate und Simass Slide, unterstützt. Diese Systeme sind ideal für Anwendungen, die eine hohe Wiederholgenauigkeit und Prozesssicherheit erfordern, wie sie in der EN ISO 15614 für die Qualifizierung von Schweißverfahren gefordert wird.

Alle Werte sind allgemeine Prozessparameter und nicht spezifisch für ein Sigma Laser Modell.

Industrielle Anwendungen

Diese fortschrittliche Laserschweißtechnologie findet breite Anwendung in verschiedenen Industriezweigen, darunter die Medizintechnik, Elektronik, Automobilindustrie sowie die Luft- und Raumfahrt. Mit der Möglichkeit, die Vorteile der 5-Achs-CNC-Kinematik voll auszuschöpfen, sind die stationären Anlagen wie die Sidanus Light und die Siega Fibre ideal für Anwendungen, die höchste Präzision und Flexibilität erfordern. Typische Einschweißtiefen können je nach Material und Prozessparametern bis zu einigen Millimetern betragen, was für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Nahtqualität entscheidend ist.

Programmieren, Speichern, Wiederholen: Sigomatic in der Praxis

Das 5-Achs-CNC-Laserschweißen mit der Sigomatic-Steuerung von Sigma Laser bietet eine präzise und automatisierte Lösung für vielfältige industrielle Anwendungen. Durch die Integration der Sigomatic oder Sigomatic Pro-Steuerung wird der komplexe Workflow des Laserschweißens effizienter gestaltet. Von der Einrichtung über das Teach-in bis hin zum gespeicherten Programm ermöglicht diese Steuerung reproduzierbare Schweißnähte, die unabhängig vom Bediener konsistent bleiben.

Typischerweise arbeiten industrielle Laserschweißsysteme mit Leistungen im Bereich von 100 bis 500 W für Präzisionsanwendungen, wobei die Wellenlängen häufig bei 1064 nm für Nd:YAG-Laser und 1070 nm für Faserlaser liegen. Die Einschweißtiefe kann je nach Material und Laserleistung variieren, liegt jedoch oft im Bereich von wenigen Millimetern für dünne Bleche. Die Wärmeeinflusszone (WEZ) ist dabei minimal, was zu einer geringen thermischen Verformung führt.

Effiziente Programmierung und Speicherung

Mit der Sigomatic-Steuerung können bis zu 50 Programme gespeichert werden, wobei eine Erweiterung auf mehr als 100 Programme möglich ist. Dies ist besonders vorteilhaft für die Fertigung von wiederkehrenden Bauteilen, da es eine schnelle Umstellung und hohe Flexibilität bietet. Die Möglichkeit, Programme zu speichern und wiederholt abzurufen, gewährleistet eine hohe Prozesssicherheit und Qualitätssicherung, da alle Schritte dokumentierbar sind.

Die Integration von ISO 11146 zur Strahlcharakterisierung stellt sicher, dass die Strahlqualität konstant bleibt, was für die Wiederholgenauigkeit der Schweißnähte entscheidend ist. Die Einhaltung von EN ISO 15614 für die Qualifizierung von Schweißverfahren garantiert zudem, dass die Prozesse den höchsten industriellen Standards entsprechen.

Präzision und Konsistenz im Fokus

Die Nutzung der 5-Achs-CNC-Laserschweißtechnologie, kombiniert mit der Sigomatic-Steuerung, sorgt für herausragende Präzision im Schweißprozess. Die 5-Achsen-Kinematik ermöglicht es, komplizierte Geometrien und unregelmäßige Werkstücke, wie beispielsweise Bauteile aus Werkstoffnummer 1.4301, mit hoher Genauigkeit zu bearbeiten. Der automatisierte Schweißprozess minimiert menschliche Fehler und steigert die Effizienz.

Typische Toleranzen im Laserschweißen liegen im Bereich von ±0,1 mm, was eine hohe Präzision bei der Bearbeitung von komplexen Bauteilen gewährleistet. Diese Genauigkeit ist entscheidend für Anwendungen, bei denen die Maßhaltigkeit von kritischer Bedeutung ist.

Anwendungsbereiche und Vorteile

• Automotive: Präzise und belastbare Schweißnähte für sicherheitsrelevante Bauteile.
• Medizintechnik: Hohe Reproduzierbarkeit für empfindliche Komponenten.
• Elektronik: Feine Schweißnähte für kleinste Baugruppen.

Durch den Einsatz von Sigma-Laser-Anlagen profitieren Unternehmen von einer verbesserten Produktqualität und einer gesteigerten Produktionsleistung. Die dokumentierbaren Prozesse unterstützen zudem die Einhaltung von Standards wie DIN EN ISO 9001 und ISO 3834. Die Fähigkeit, komplexe Werkstoffe wie Aluminiumlegierungen und hochlegierte Stähle zu verarbeiten, erweitert die Einsatzmöglichkeiten erheblich.

Von der Einzelreparatur zur Kleinserie: Automatisierung mit Augenmaß

Im industriellen Umfeld erfordert der Übergang von der Einzelreparatur zur Kleinserienproduktion eine präzise und flexible Schweißtechnologie. Die Anlagen von Sigma Laser, wie die Sidanus Light oder die Sineo Fibre, ermöglichen sowohl manuelles als auch automatisiertes 5-Achs-CNC-Laserschweißen. Diese Vielseitigkeit erlaubt es, Einzelstücke und kleine Serien effizient zu bearbeiten.

Flexibilität und Präzision

Der Einsatz von Swivel Optics und innovativen Technologien wie dem Motor-driven Turning Device ermöglicht das Schweißen komplexer Bauteilgeometrien mit hoher Präzision. Die 5-Achs-Kinematik erlaubt es, komplizierte Schweißnähte in einem einzigen Arbeitsgang zu realisieren. Dies ist besonders vorteilhaft bei Werkstoffen wie der Werkstoffnummer 1.4301, die häufig in der Automobil- und Medizintechnik eingesetzt werden.

Die Einhaltung von Normen wie der EN ISO 15614 zur Qualifizierung von Schweißverfahren stellt sicher, dass die Schweißnähte den hohen Anforderungen in der Produktion genügen. Die Wiederholgenauigkeit solcher Anlagen liegt typischerweise im Bereich von ±0,01 mm, was eine hohe Präzision bei der Serienfertigung gewährleistet.

Individuelle Anpassung und ROI

Die Anpassungsfähigkeit der Anlagen ermöglicht es, für jede Produktionsanforderung die geeignete Lösung zu finden. Ob es sich um eine manuell überwachte Schweißaufgabe mit Leica-10×-Optik oder um einen vollautomatisierten CNC-Ablauf handelt, die Laserschweißtechnologie von Sigma Laser bietet die passende Lösung. Wann sich die Investition in eine solche Laserschweißanlage lohnt, hängt von mehreren Faktoren ab, die in unserem Blog detailliert behandelt werden.

Ein weiterer Vorteil der Automatisierung ist die Möglichkeit, die Produktionskosten durch reduzierte Ausschussraten und erhöhte Prozessstabilität zu senken. Dies führt zu einer schnelleren Amortisation der Investition.

Vielfalt der Anwendungen

• Medizintechnik: Nahtlose Verbindungen für chirurgische Instrumente
• Automobilindustrie: Präzisionsschweißnähte für komplexe Karosseriekomponenten
• Luft- und Raumfahrt: Leichte und stabile Verbindungen für strukturelle Elemente

Mit diesen Lösungen unterstützt Sigma Laser die Fertigungsindustrie dabei, ihre Prozesse zu optimieren und die Produktivität zu steigern.

Die Einhaltung von internationalen Standards wie ISO 11146 zur Strahlcharakterisierung gewährleistet, dass die Anlagen den höchsten Anforderungen an Qualität und Leistung entsprechen ISO – International Organization for Standardization.

Wann braucht es eine Sonderlösung?

Im industriellen Umfeld kann das 5-Achs-CNC-Laserschweißen an seine Grenzen stoßen, wenn komplexe Geometrien oder spezielle Anforderungen vorliegen. Hier kommen Sonderlösungen zum Einsatz, die auf die individuellen Bedürfnisse der Fertigung abgestimmt sind. Diese Anpassungen ermöglichen es, selbst anspruchsvolle Aufgaben im Präzisionsschweißen effizient und kostengünstig zu bewältigen.

Sonderaufnahmen und Vorrichtungen

Oftmals erfordern spezielle Bauteilgeometrien individuelle Halterungen oder Aufnahmen, um eine hohe Schweißqualität sicherzustellen. Dies ist insbesondere bei Werkstoffen wie der Werkstoffnummer 1.4301 entscheidend, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Mit den flexiblen Modulen der Simass-Reihe lassen sich solche Anforderungen problemlos integrieren.

Die Einhaltung von Schweißnormen wie EN ISO 15614 ist entscheidend für die Qualifizierung von Schweißverfahren, insbesondere bei der Verarbeitung von Edelstahllegierungen wie 1.4301.

Kundenspezifische Achskonfigurationen

Die Simass Base Unit kann mit verschiedenen Achsmodulen wie der Swivelling Y Axis oder dem Z-Axis Module ausgestattet werden. Diese Konfigurationen sind besonders nützlich bei der Integration in bestehende Fertigungslinien, um den Durchsatz zu erhöhen und die Produktivität zu steigern.

Typische Wiederholgenauigkeiten im CNC-Laserschweißen liegen im Bereich von ±0,01 mm, was eine hohe Präzision und Konsistenz bei der Bearbeitung komplexer Bauteile gewährleistet.

Integration in Fertigungslinien

Für die automatisierte Schweißtechnik bietet Sigma Laser Lösungen, die sich nahtlos in bestehende Fertigungslinien einfügen lassen. Die Kombination aus Swivel Optics und Super Pulse Technology (SPT) trägt dazu bei, die Einschweißtiefe und die Qualität des Schweißprozesses zu optimieren. Weitere Details und konkrete Anwendungsfälle finden Sie in unserem Blogbeitrag über Laser-Sondermaschinenbau.

Die Super Pulse Technology (SPT) ermöglicht es, gleichmäßige und verzerrungsarme Schweißnähte zu erzeugen, indem der Wärmeeintrag präzise gesteuert wird. Diese Technologie ist besonders vorteilhaft bei der Bearbeitung von Materialien mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften.

Welche 5-Achs-Anlage passt zu Ihrer Fertigung?

Das CNC-Laserschweißen mit 5 Achsen bietet herausragende Flexibilität und Präzision in der Fertigung. Sigma Laser stellt Ihnen verschiedene Bauformen zur Verfügung, um Ihre spezifischen Anforderungen optimal zu erfüllen. Ob stationäre oder mobile Lösungen, die Auswahl der richtigen Anlage ist entscheidend für die Effizienz und Qualität Ihrer Produktion.

Stationäre Anlagen: Sidanus Light und Sidanus Fibre

Die stationären Anlagen Sidanus Light und Sidanus Fibre sind ideal für Anwendungen, die hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit erfordern. Diese Systeme eignen sich hervorragend für das automatisierte Schweißen in der Serienfertigung. Ihre robuste Konstruktion gewährleistet eine stabile Prozessführung, was bei anspruchsvollen Werkstoffen wie der Werkstoffnummer 1.4301 von Vorteil ist.

Typischerweise ermöglicht das Laserschweißen eine Einschweißtiefe von bis zu 3 mm bei Edelstahl, abhängig von der Leistung und dem Fokusdurchmesser des Lasers. Die Wärmeeinflusszone (WEZ) bleibt dabei minimal, was Verzug und Nachbearbeitungsaufwand reduziert.

Mobile Anlagen: Sineo Light und Sineo Fibre

Für Anwendungen, die flexible Positionierung erfordern, bieten die mobilen Anlagen Sineo Light und Sineo Fibre eine optimale Lösung. Diese fahrbaren Systeme sind 360° einsetzbar und ermöglichen den Einsatz direkt vor Ort am Bauteil. Die Kombination aus Mobilität und Präzisionsschweißen macht sie ideal für Reparaturarbeiten und Prototypenbau.

Dank der Super Pulse Technology können diese Anlagen gleichmäßige, verzugsarme Schweißnähte erzeugen und dabei den Wärmeeintrag präzise steuern. Dies ist besonders vorteilhaft bei empfindlichen Materialien wie Aluminiumlegierungen und hochfesten Stählen.

Kompakte Lösung: Siega Fibre

Die Siega Fibre bietet eine kompakte Bauweise, die sich perfekt für Anwendungen mit begrenztem Raumangebot eignet. Trotz ihrer geringen Größe ermöglicht sie effizientes 5-Achs-CNC-Laserschweißen. Dank der integrierten Laserschweißtechnologie eignet sie sich für eine Vielzahl von Anwendungen in der Automobil- und Medizintechnik.

Typische industrielle Anwendungen erfordern eine hohe Positioniergenauigkeit, die bei CNC-gesteuerten Laserschweißanlagen oft im Bereich von ±0,05 mm liegt. Dies gewährleistet eine hohe Wiederholgenauigkeit und Qualität in der Serienproduktion.

Erfahren Sie mehr über die Vielfalt der Sigma-Laser-Anlagen und finden Sie die passende Lösung für Ihre Fertigungsanforderungen.