Macro photograph showcasing metallic drill bit penetrating aluminum surface, surrounded by scattered metal shavings and cooling liquid droplets in industrial manufacturing process.
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Elektronenstrahlschweißen

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Elektronenstrahlschweißen

Das Elektronenstrahlschweißen ist ein präzises, energieeffizientes Schweißverfahren für anspruchsvolle Bauteile und Werkstoffe. Als Systempartner begleiten wir Sie von der technischen Beratung über die Machbarkeitsprüfung bis zur Serienfertigung. Wir setzen auf Präzision, Effizienz und Zuverlässigkeit. Durch den fokussierten Elektronenstrahl erzielen wir reproduzierbare Ergebnisse mit minimalem Wärmeeintrag, geringen Wärmeeinflusszonen und reduziertem Verzug. Das Verfahren ist bekannt als EB-Schweißen und wird in der Automobilindustrie, Luftfahrt und Medizintechnik eingesetzt, wenn hochpräzise Verbindungen gefordert sind.


Wir fertigen Schweißungen in der Vakuumkammer, kontrollieren die Atmosphäre und stellen stabile Prozessparameter sicher. So entstehen qualitativ hochwertige Verbindungen, die den Bedarf führender Branchen nach Belastbarkeit und Genauigkeit erfüllen.


Was ist Elektronenstrahlschweißen?

Beim Elektronenstrahlschweißen wird ein gebündelter Elektronenstrahl mit hoher Energiedichte auf das Werkstück gerichtet, um Material lokal aufzuschmelzen und dauerhaft zu verbinden. Das EB-Schweißen erzeugt präzise und hochwertige Schweißverbindungen mit geringem Wärmeeintrag. Charakteristisch sind tiefe, schlanke und parallele Nähte bei hohen Schweißgeschwindigkeiten.

Als Fügeverfahren mit kontrollierter Atmosphäre nutzt das Elektronenstrahlschweißen ein Vakuum, um Oxidation zu minimieren. Das Vakuum ermöglicht die Erzeugung von hochreinen Schweißnähten und sorgt für eine verlässliche Prozessstabilität. Für komplexe Bauteile und Kombinationen aus unterschiedlichen Materialien eröffnet das Verfahren eine Möglichkeit, selbst schwer schweißbare Werkstoffe sicher zu verbinden.

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Wie funktioniert Elektronenstrahlschweißen?

Das Prinzip basiert auf der Beschleunigung geladener Teilchen. Eine Kathode erzeugt Elektronen, die durch Hochspannung und elektrische Felder beschleunigt werden. Magnetische Felder lenken und fokussieren den Strahl. Diese Strahlerzeugung findet im Hochvakuum statt, um Streuung zu vermeiden und eine hohe Energiedichte sicherzustellen. Trifft der Elektronenstrahl auf das Werkstück, wird die kinetische Energie in Wärme umgewandelt. Das Material wird lokal geschmolzen und verbunden. Eine Dampfkapillare, die durch den Elektronenstrahl erzeugt wird, ermöglicht Schweißtiefen bis in größere Materialdicken.

Prozessschritte und Regelgrößen

  • Strahlerzeugung mit Emission an der Kathode, Beschleunigung über Hochspannung, Fokussierung über Felder
  • Positionierung des Werkstücks in der Vakuumkammer und Steuerung der Prozess-Atmosphäre
  • Regel der Fokuslage, Strahlstrom und Leistung zur gezielten Energie-Einbringung
  • Schmelzbadbildung, Auftreffen des Strahls und Erstarrung zur dichten Naht

Das Prinzip der Dampfkapillare ermöglicht das Verbinden dicker Metalle mit minimalem Verzug. Je nach Einsatz kommt auch teilweises Vakuum zum Tragen, immer mit dem Ziel, den Energieeintrag effizient zu steuern und die Geschwindigkeit sowie die Schweißgeschwindigkeiten an das Bauteil anzupassen.

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Welche Varianten gibt es beim Elektronenstrahlschweißen?

Mit unseren Elektronenstrahlschweißmaschinen decken wir ein breites Spektrum ab. Für Serienfertigung setzen wir automatisierte Spannkonzepte und integrierte Messtechnik ein. Typische Varianten und Optionen:

  • Schweißen im Vollvakuum für hochreine Schweißnaht-Qualität
  • Teilvakuum-Lösungen für kurze Taktzeiten und flexible Anwendungen
  • Hochpräzise Nahtführung mit kamerabasierten Systemen und adaptiver Strahllage
  • Mehrlagige Naht-Geometrien für dickwandige Bauteile
  • EB-Micro-Joint für feinste Teile und mikrostrukturierte Werkstücke

Die Möglichkeit, Werkstoff-Kombinationen gezielt zu verbinden, ist ein zentrales Plus. Je nach Bedarf arbeiten wir mit Zusatzmaterial, wenn es die Geometrie oder die Eigenschaften der Naht erfordern. Bei dünnwandigen Teilen stehen hochdynamische Achssysteme für hohe Schweißgeschwindigkeiten zur Verfügung.

Welche Vorteile bietet Elektronenstrahlschweißen?

Die wichtigsten Vorteile im Vergleich zu konventionellen Schweißverfahren:

  • Minimaler Wärmeeintrag und schmale Wärmeeinflusszonen – weniger Verzug, hohe Maßhaltigkeit
  • Große Schweißtiefen und schlanke Nahtgeometrien – hohe Festigkeit der Verbindungen
  • Exzellente Reinheit durch Vakuum – reduzierte Oxidation, kaum Einschlüsse
  • Hohe Geschwindigkeit – wirtschaftliches Schweißen komplexer Bauteile
  • Prozessstabilität – reproduzierbare Qualität, inline dokumentierbar
  • Hohe Möglichkeit zur Verbindung „unschweißbarer“ Materialien – z. B. Kombinationen unterschiedlicher Metalle
  • Energetische Effizienz – energieeffizient, Energie- und Kostensenkung durch gezielten Energieeintrag

Das Vakuum unterstützt die Reduzierung von Oxidation und Verunreinigung und damit die Lebensdauer der Bauteile. Der geringe Wärmeeintrag reduziert Nacharbeit und steigert die Gesamtprozess-Effizienz. Für qualitätskritische Branchen liefert das Elektronenstrahlschweißen belastbare Verbindungen mit dokumentierter Rückverfolgbarkeit.

Welche Materialien lassen sich mithilfe des Elektronenstrahlschweißens fügen?

Wir schweißen Metalle wie Stahl, Aluminium, Titan, Kupfer sowie Nickelbasislegierungen. Auch Sonderlegierungen werden sicher verarbeitet. Die Werkstoffe werden nach ihren Eigenschaften bewertet, um Schweißverfahren, Parameter und Spanntechnik optimal abzustimmen. Typische Materialien:

  • Hochlegierte Stahl-Qualitäten und hitzebeständige Metalle
  • Aluminium und Aluminium-Legierungen für leichte Bauteile
  • Titan und Nickellegierungen für medizintechnische und luftfahrtnahe Anwendungen
  • Kupfer und Kupferlegierungen für wärmeleitende Teile

Das Vakuum schafft die Möglichkeit, Materialien mit unterschiedlichen Strukturen zu verbinden. Dadurch lassen sich funktionsintegrierte Bauteile realisieren, die die Optimierung von Werkstoff-Eigenschaften und die Erzeugung hochpräziser und genauer Schweißnähte unterstützen. Als Fertigungsverfahren ist das Elektronenstrahlschweißen besonders geeignet, wenn geringe Wärme, hoher Toleranzanspruch und dichte Nahtqualität gefordert sind.

Elektronenstrahl-Materialbearbeitung und angrenzende Technik

Die Elektronenstrahl-Materialbearbeitung umfasst neben dem Schweißen auch Bohren, Härten und Strukturieren. In all diesen Prozessen wirkt der Elektronenstrahl als hochpräzises Werkzeug. Der Strahl entsteht in einem Generator, wird mithilfe von Linsenfeldern geformt und mit definierter Leistung auf das Werkstück fokussiert. Der kontrollierte Transport der Teilchen im Vakuum verhindert Streuverluste. Für internationale Dokumentationen wird der Begriff Electron-Beam (EB) genutzt, technisch identisch mit dem Elektronenstrahl.

Wir setzen EB-Anlagen mit modernster Strahlerzeugung ein. Mit EB erreichen wir enge Toleranzen, prozesssichere Schweißnaht-Geometrien und niedrigen Verzug – zuverlässig an jedem Werkstück.

Prozesssicherheit, Qualität und Branchen

Qualitätssicherung beginnt bei der Beratung. Wir prüfen das Prinzip der Fügung, wählen passende Verfahren und legen Parameter fest. Im Betrieb überwachen Sensoren Strahlstrom, Fokus und Felder. Das Vakuum wird konstant überwacht, die Atmosphäre bleibt definiert. So stellen wir sicher, dass jedes Werkstück die spezifizierte Dichte und Maßhaltigkeit erreicht. Für die Industrie bedeutet das planbare Qualität und kurze Durchlaufzeiten.

Typische Anwendungen finden sich in der Automobilindustrie, der Automatisierung, der Medizintechnik und im Sonderanlagenbau. Wir beraten zu Design, wählen Spannkonzepte und reduzieren Bearbeitungswege. Das Ergebnis: präzise Bauteile, schnelle Inbetriebnahme, stabile Kosten.

Warum Schunk Präzision GmbH? – Ihr Partner für Elektronenstrahlschweißen!

Wir kombinieren erfahrene Fachleute, EB-Anlagentechnik und qualitätsgesicherte Prozesse. Von der Machbarkeitsanalyse bis zur Serie erhalten Sie Lösungen aus einer Hand. Wir planen die Werkstoffbearbeitung, stimmen Verfahren ab und liefern dokumentierte Ergebnisse. Unsere EB-Kompetenz umfasst auch das Elektronenstrahlschweißen großer Werkstücke mit anspruchsvollen Geometrien. Wo erforderlich, nutzen wir Zusatzmaterial und entwickeln clevere Kombinationen von Materialien. Auf Wunsch vergleichen wir Alternativen im Vergleich zu anderen Schweißverfahren und bewerten Kosten, Takt und Qualitätsziele.

In enger Partnerschaft mit der Firma Alu Service bündeln wir unsere Kompetenzen im Schweißen – Sie profitieren von nahtloser Zusammenarbeit aus einer Hand, insbesondere beim Elektronenstrahlschweißen.

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Technische Eckpunkte und Parameter des Elektronenstrahls

  • Strahlquelle: Generator mit Kathode, Emission freier Elektronen, Beschleunigung über Hochspannung
  • Fokussierung und Ablenkung: magnetische Felder zur präzisen Strahlführung und Nahtlage
  • Prozessraum: Vakuum oder Teilvakuum, stabile Atmosphäre
  • Prozessführung: definierte Leistung, kontrollierter Energieeintrag, minimale Wärmeeinflusszonen
  • Nahtqualität: dichte Naht, schmale Fugen, geringer Verzug, reproduzierbare Vorteile

Von der Anfrage bis zur Serie

Sie planen den Einsatz von Elektronenstrahlschweißen für hochbelastete Bauteile oder sensible Werkstücke. Nach kurzer Hilfe in der Konstruktionsphase sichern wir Ihnen stabile Prozesse und kurze Anlaufzeiten. Kontaktieren Sie uns für technische Beratung, Bemusterung und Serienfertigung.

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    FAQ Elektronenstrahl und EB Schweißen

    Wie tief kann der Elektronenstrahl schweißen?
    Durch die Dampfkapillare sind große Schweißtiefen möglich, bei gleichzeitig schlanker Naht. Parameter wie Fokuslage und Strahlstrom bestimmen die Tiefe am Werkstück.
    Ist EB-Schweißen energieeffizient?
    Welche Anlagen nutzt Schunk Präzision GmbH?