Laserschweißen Komplexe Glasbauteile automatisiert fügen

Redakteur: Juliana Pfeiffer

Komplexe Bauteile aus Glas lassen sich bisher nur bedingt automatisiert herstellen. Wissenschaftler der Gruppe Glas des Laser Zentrum Hannover haben daher ein Verfahren entwickelt, mit dem Borosilikat- und Quarzglas laserbasiert gefügt wird.

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Laserbasiertes Fügen von Glasbauteilen mit Pulverzusatzwerkstoff.
Laserbasiertes Fügen von Glasbauteilen mit Pulverzusatzwerkstoff.
(Bild: LZH)

Um eine konstante Qualität der Bauteile zu erreichen, wird während des Prozesses die Oberflächentemperatur berührungslos geregelt und darüber die Viskosität des Glases zum Fügen definiert herabgesetzt. Dabei wird Pulverzusatzwerkstoff zur Spaltüberbrückung eingesetzt. Die Projektergebnisse zeigen die sehr gute Automatisierbarkeit der neuen Prozessführung. Die Arbeiten wurden durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.

Integrierte Temperaturregelung

Komplexe Glasbauteile werden meist manuell vom Glasapparatebauer mithilfe einer Gasflamme gefertigt. Da sich der Prozess nicht komplett kontrollieren lässt, schwankt die Qualität. Um die Produktion komplexer Bauteile, beispielsweise für den chemischen Apparatebau, automatisieren zu können, haben die Wissenschaftler am Laser Zentrum Hannover (LZH) einen laserbasierten Prozess zum Fügen von Glasbauteilen aus Borosilikat- und Quarzglas entwickelt. Das Besondere an dem Prozess ist die integrierte Temperaturregelung, welche die Viskosität der Bauteile im Schweißprozess definiert einstellt: Dabei führt eine CO2-Laserstrahlquelle die erforderliche Wärmemenge geregelt zu. Die Temperatur wird berührungslos von einem Pyrometer gemessen.

Glaspulver als Zusatzwerkstoff

Um Spalte an Geometrien, wie beispielsweise L-Winkeln, zu überbrücken, wird während des Fügens Glaspulver als Zusatzwerkstoff zugeführt. Dieses wird dabei zu einer homogenen Schweißnaht mit konstanter Raupenhöhe umgeschmolzen. Die neue Prozessführung ermöglicht das automatisierte Glasfügen verschiedener Schweißkonfigurationen wie beispielsweise Stumpfstöße, Kehlnähte und L-Winkel.

Die „Forschungsgemeinschaft Technik und Glas e.V.“ (FTG) beantragte das Forschungsprojekt „Laserbasiertes Fügen von Glasbauteilen mit Pulverzusatzwerkstoff (Pulverfügen)“. Das Engagement und Fachwissen der Mitglieder der FTG trug wesentlich zum Gelingen des Projektes bei. (jup)

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