Autositze werden immer komplexer. Die Hersteller bemühen sich, das ideale Gleichgewicht zwischen dem Gesamtgewicht des Sitzes (das den Kraftstoffverbrauch beeinflusst) und der Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen bei Unfällen zur Gewährleistung der Sicherheit der Insassenzu finden. Um diesen widersprüchlichen Anforderungen gerecht zu werden, werden üblicherweise Sitzkonstruktionen aus drei bis fünf Stahlschichten verwendet. Zur Reduzierung der Dicke und des Gewichts solcher Baugruppen kommt häufig hochfester Stahl (HSS) zum Einsatz. 

Das Schweißen dieser mehrschichtigen Strukturen ist mit erheblichen Herausforderungen verbunden. Die erste besteht darin, beim Schweißen von Bauteilen unterschiedlicher Form eine gleichmäßige Schweißnaht zu gewährleisten. Die zweite ist die Entstehung von Schweißspritzern, die anschließend entfernt werden müssen. Hochfester Stahl (HSS) ist zudem anfällig für plötzliche Temperaturschwankungen, bei denen die Gefahr von Rissen besteht. Dies kann typischerweise passieren, wenn nach der Einwirkung hoher Laserleistung, die für das Schweißen dicker Baugruppen erforderlich ist, eine schnelle Abkühlung erfolgt. 

Verfahren:

Der Coherent HighLight FL-ARM-Faserlaser mit einem optischen Faserdurchmesser von 100 μm/290 μm (Kern/Mantel) wurde mit 3-facher Vergrößerung auf die Arbeitsfläche ausgerichtet. Dies wurde mithilfe eines ferngesteuerten II-VI RLSK-Laserbearbeitungskopfes erreicht. Die Laserleistung betrug 1800 W/5000 W (Zentralstrahl/Ringstrahl). Die Schweißgeschwindigkeit wurde zur Erzielung optimaler Ergebnisse angepasst und lag im Durchschnitt zwischen 6,3 m/min (für die dicksten Baugruppen) und 8,8 m/min (für die dünnsten). Die Tests wurden in Zusammenarbeit mit II-VI HighYAG Applications im Labor in Detroit durchgeführt.

Ergebnisse:

Der resultierende Durchschweißbereich war dank zweier Eigenschaften des HighLight FL-ARM-Faserlasers – der Leistungsregelung im geschlossenen Regelkreis und der Reflexionsbeständigkeit – äußerst konsistent. Mithilfe einer speziellen Rezeptur für den Schweißnahtabschluss konnten zudem rissfreie HSS-Schweißnähte erzielt werden. Dieser Prozess bestand konkret darin, die Leistung am Ende der Schweißnaht sowohl im zentralen als auch im ringförmigen Träger schrittweise zu reduzieren. Durch dieses Verfahren wird der Temperaturgradient, der mit der allmählichen Abkühlung der Teile einhergeht und Spannungsrisse verursacht, erheblich verringert. Die Fähigkeit des FL-ARM-Lasers, Energie über eine große Fläche zu verteilen und gleichzeitig den Temperaturabfall zu minimieren, ermöglicht die Erzeugung eines stabileren Schmelzbades, wodurch in diesen Versuchen das Spritzen praktisch eliminiert wird.