Herausforderungen

Die Automobilindustrie befindet sich in einem technologischen Wandel, es gilt: Je weniger Bauteile ein Fahrzeug benötigt, desto effizienter lässt es sich fertigen. „Durch größere Bauteile können wir effizienter produzieren und die Montagezeit reduzieren“, erklärt Miguel Angel Ferrandez, Director R&D BIW. „Außerdem lässt sich das Fahrzeuggewicht senken und die Sicherheit erhöhen.“ Mit der Ges-Gigastamping®-Familie leistet Gestamp hier Pionierarbeit. Es handelt sich hier um großformatige Strukturkomponenten, die durch Warmumformung aus hochfesten Stählen entstehen. Diese in einem industrietauglichen Prozess prozesssicher mit dem Laser zu schweißen, war allerdings eine Herausforderung, so Ferrandez: „Die pressgehärteten Stähle sind mit einer Aluminium-Silizium-Beschichtung (AlSi) versehen, welche die Bauteile vor Korrosion schützen. Beim konventionellen Punktschweißen spielt das keine Rolle. Beim Schweißen mit dem Laser haben wir uns aber zunächst die Zähne ausgebissen.“ Der Knackpunkt war, dass sich die beiden unterschiedlichen Materialien innerhalb der Schweißnaht nicht homogen verbinden ließen. Stattdessen bilden sich intermetallische Phasen und alpha-Ferrit, Gefügebestandteile, welche die Nahtqualität und die daraus resultierenden Strukturmechanischen Eigenschaften des Bauteils negativ beeinflusst, so Nicolai Speker, Leiter der Anwendungsentwicklung bei TRUMPF.

Lösungen

Auf der Grundlage der von Gestamp entwickelten Laserschweißinnovation G-Weld machte sich TRUMPF an die Arbeit. G-Weld® wurde von Gestamp entwickelt, um das traditionelle Punktschweißen bei Patch- und Overlap-Zuschnitten zu ersetzen. Eine G-förmige Schweißnaht ermöglicht bis zu fünfmal schnellere Schweißgeschwindigkeiten und verbessert die Produktionseffizienz und -qualität erheblich. „Dieser Zeitgewinn wäre allerdings schnell verpufft, wenn wir die Aluminium-Silizium-Beschichtung vor dem Schweißen mit dem Laser in einem vorgelagerten Prozess hätten entfernen müssen“, erklärt Ferrandez. Die Lösung: Strahlformung – im Falle von Gestamp mithilfe der Option Multifokus. Dabei wird der Laserstrahl in vier Einzelstrahlen mit etwa gleicher Intensität aufgeteilt. Alle vier Teilstrahlen verfügen über einen Kern- und einen Ringstrahl. „Dadurch, dass nicht nur ein Strahl, sondern gleich vier auf das Schmelzbad einwirken, gelingt eine homogene Durchmischung der beiden Materialien. Die Bildung unerwünschter Gefügezustände kann so verhindert werden“, erklärt Marc Hummel, Global Business Development Manager für Mobility-Applikationen bei TRUMPF. „Die zusätzliche Energie des Ringstrahls verhindert darüber hinaus die Bildung von Spritzern.“ Das Ergebnis: Eine feste Schweißnaht, die auch den hohen Crashtest-Anforderungen der Automobilindustrie standhält. 

Umsetzung

In der Entwicklungsphase arbeiteten die TRUMPF Experten zunächst mit Werkstoffen, die Gestamp zur Verfügung stellte. Im weiteren Verlauf kamen echte Bauteile zum Einsatz und schließlich ganze Karosserien, die bei Gestamp realen Crashtests ausgesetzt wurden. „Die Arbeit hat sich gelohnt“, so Ferrandez und fasst zusammen: „Die neue Schweißstrategie bietet gleich mehrere Vorteile. Zum einen sparen wir Kosten bei der Produktion und Ausrüstung – also etwa Montagerobotern und die vereinfachte Montage reduziert die Komplexität in der Endfertigung. Zusätzlich erhöhen wir durch die schnellere Schweißgeschwindigkeiten unsere Produktivität und dies bei einer verbesserten Schweißnaht-Qualität.“ Und es gibt noch ein weiteres wichtiges Plus: Der Laser bietet nicht nur eine bessere Zugänglichkeit, er ermöglicht durch das einseitige Schweißen auch den Vorteil, der als „halb sichtbare Oberfläche“ bezeichnet wird. Die Naht ist von der Bauteilunterseite her nicht mehr zu erkennen und kann direkt lackiert werden. Vor der Einführung des neuen Prozesses wurde bei Gestamp die Validierungsphase eingeleitet. „Sobald diese interne Validierung abgeschlossen ist“, so Ferrandez, „rollen wir die Technologie in allen unseren Betrieben aus.“

Ausblick

„Es besteht ein wachsender Bedarf an einfacheren und wettbewerbsfähigeren Fertigungsverfahren“, erklärt Miguel Angel Fernandez und ergänzt. „Insbesondere die Produkte unserer Ges-Gigastamping®-Familie, erfordern ein präzises, schnelles und störstellen-freies Fügen – ohne sichtbare Verbindungsstellen. Unser neuer Schweißansatz eröffnet völlig neue Möglichkeiten und hat das Potenzial, die Konstruktion und Fertigung von Bauteilen grundlegend zu verändern.“ 

Stand: 10.03.2026