Mikroschweißen und Feinschweißen: Verfahren, Anwendungen und Geräteauswahl
Mikroschweißen, englisch micro welding, ist der Sammelbegriff für Schweißverfahren, die dünne oder filigrane Metallteile dauerhaft fügen. Gebräuchliche Synonyme sind Feinschweißen, Mikro-WIG-Schweißen, Mikroimpulsschweißen, Pulse Arc Welding oder TIG welding. Die gängigste Abgrenzung liegt bei Materialdicken unter 0,5 mm, so grenzt das US-Schweißinstitut EWI den Bereich Microjoining ab. Zum Kern zählen fünf Verfahren: Mikro-WIG/Puls-Lichtbogen, Laserschweißen, Mikro-Widerstandsschweißen, Elektronenstrahlschweißen und Ultraschallschweißen. Welche Technik passt, entscheiden Werkstückdicke, Stückzahl, Werkstoff, Zugänglichkeit und Budget.
Was zählt zu Mikroschweißen?
Eine verbindliche Norm für den Oberbegriff gibt es nicht. Die American Welding Society führt Mikroschweißen nicht als eigenständigen Prozess. Die Fachwelt arbeitet stattdessen mit Größengrenzen, die je nach Quelle unterschiedlich gezogen werden:
| Quelle | Abgrenzung |
|---|---|
| EWI (Begriff „Microjoining“) | Materialdicke unter 0,5 mm; umfasst dort Schweißen, Löten, Hartlöten und Kleben |
| Fachliteratur | Nahtbreite unter 0,5 mm oder Schmelzzone unter 100 µm; von der AWS nicht als eigenes Verfahren geführt |
| DVS-Merkblatt 3224 | Laserschweißen: Materialdicke ≤ 100 µm beider Fügepartner; gilt nur für das Laserverfahren |
| Herstellerpraxis | pragmatisch alles unterhalb traditioneller Schweißverfahren, von ca. 5 mm bis hinunter zu 0,007 mm |
Mikroschweißen, Feinschweißen, … : ein Feld, verschiedene Namen
Im deutschen Sprachraum laufen mehrere Begriffe parallel: Mikroschweißen, Mikro-Impulsschweißen, Mikro-WIG-Schweißen und Feinschweißen meinen dieselbe Verfahrensfamilie, im Englischen heißt das Feld micro welding, pulse arc welding, micro TIG welding oder auch micro GTAW (USA: Gas tungsten arc welding). Mikro-WIG und Mikroimpulsschweißen bezeichnen ein bestimmtes Verfahren dabei: den gepulsten Lichtbogen.
Wer nach einem dieser Begriffe sucht, sucht in der Regel dasselbe.
Die fünf Kernverfahren
1. Mikro-WIG-Schweißen / Puls-Lichtbogenschweißen
Ein sehr kurzer Lichtbogen zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück schmilzt das Material punktuell auf, unter Argon-Schutzgas. Die allgemeine Fachliteratur ordnet die Verfahrensklasse Mikro-WIG über Schweißflächen unter 18 mm² und einen Strombereich von 5 bis 300 A ein. Dieser Wert beschreibt die Verfahrensklasse in der Literatur, kein Gerätelimit: Industriegeräte wie der Micro Arc Welder reichen bis 1.200 A. Lampert-Geräte arbeiten mit Pulsdauern von 0,1 bis 34 ms und erzeugen Schweißpunkte von 0,2 bis 4,0 mm Durchmesser; der Schweißvorgang läuft nach dem Wolfram-Elektrodenkontakt automatisch ab. Wie der Impuls entsteht, erklärt der Artikel über das Lampert-Schweißprinzip.
2. Laserschweißen
Ein fokussierter Faser- oder YAG-Laserstrahl schweißt berührungslos mit sehr schmaler Wärmeeinflusszone und hohen Taktraten. Dafür braucht das Verfahren Strahlenschutz (Laserschutzklasse 4) und eine deutlich höhere Investition.
3. Mikro-Widerstandsschweißen
Strom plus Elektrodendruck erzeugen den Schweißpunkt direkt an der Fügestelle (Spot- oder Seam-Schweißen). Das Verfahren ist schnell und günstig und wird deshalb oft als Standard in der Großserie verwendet. Es braucht in der Regel einen beidseitigen Zugang zum Werkstück.
4. Elektronenstrahl-Mikroschweißen
Höchste Präzision im Vakuum, ein Sonderfall für Kleinserien mit extremen Anforderungen, etwa bei reaktiven Sonderwerkstoffen. Die Investition liegt durch die Vakuumkammer am oberen Ende der Verfahrensfamilie oft im sechsstelligen Bereich.
5. Ultraschallschweißen / Wire Bonding
Ein Festkörperprozess ohne Aufschmelzen: Ultraschall und Druck verbinden die Fügepartner. In der Halbleiterfertigung ist Wire Bonding der Standard, fast 90 Prozent aller Chip-Verbindungen entstehen so.
Daneben tauchen in einzelnen Quellen Randverfahren wie Percussion Welding, Thermokompression und Mikro-Plasma auf. Für die Verfahrensauswahl in der Praxis sind jedoch oft die fünf Kernverfahren entscheidend.
Verfahren im Vergleich
| Verfahren | Werkstückdicke | Stückzahl-Eignung | Werkstoffspektrum | Investition | Mobilität | Automatisierung |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mikro-WIG / Puls-Lichtbogen | ab 0,1 mm; Kernbereich 0,1–1,0 mm | Einzelstück, Reparatur, Prototyp bis Kleinserie | sehr breit: Stähle, Titan, Nickel-Basis, Edelmetalle, Kupfer; Aluminium mit Alu-Modus | niedrig, Micro Arc Welder-Setup ab ca. 7.000€ | hoch: Handstück geht zum Werkstück, Werkstückgröße unbegrenzt | möglich (MAW: Programmspeicher, Modbus TCP/IP) |
| Laser (Faser/YAG) | unter 0,1 mm möglich; DVS 3224: ≤ 100 µm | Kleinserie bis Großserie, hohe Taktraten | sehr breit; hochreflektive Edelmetalle anspruchsvoll | hoch, ab ca. 15.000€ bis 500.000€, plus Laserschutzklasse-4-Auflagen | gering: stationär, Einhausung nötig | sehr gut, Standard in Produktionslinien |
| Mikro-Widerstand (Spot/Seam) | Folien, dünne Bleche, Drähte, Tabs | Großserie, sehr kurze Taktzeiten | Blech-, Draht- und Tab-Verbindungen; beidseitiger Zugang Voraussetzung | niedrig, ab ca. 4.000€ | gering: anlagengebunden | sehr gut |
| Elektronenstrahl | feinste Strukturen | Kleinserie mit extremen Anforderungen | auch reaktive Sonderwerkstoffe (Prozess im Vakuum) | hoch, ab ca. 400.000€ | keine: Vakuumkammer | anlagenintern |
| Ultraschall / Wire Bonding | Drähte unter 50 µm üblich, Folien | Massenfertigung Halbleiter | Drahtanbindung; Festkörperprozess ohne Aufschmelzen | Halbleiter-Serienequipment | keine: Bonder-Anlage | vollautomatisch |
Wann welches Verfahren?
Die Entscheidungslogik als Wenn-dann-Liste:
- Folien oder Drähte unter 0,1 mm: Laser, Mikro-Widerstand oder Ultraschall prüfen. Hier endet der Kernbereich des Puls-Lichtbogens.
- Materialstärke zwischen 0,1 und 1,0 mm: der Kernbereich von Mikro-WIG/Puls-Lichtbogen. Lampert-Geräte schweißen ab 0,1 mm Materialstärke mit Punkten von 0,2 bis 4,0 mm.
- Einzelteile, Reparaturen, Prototypen: manuelles Mikro-WIG unter dem Mikroskop. Kein Rüstaufwand, keine Vorrichtung zwingend.
- Großserie mit Taktzeitdruck: Laser oder Widerstandsschweißen automatisiert.
- Chip- und Halbleiterkontakte in Volumen: Wire Bonding.
- Hochreflektive Edelmetalle (Gold, Silber, Platin): Puls-Lichtbogen. Für den Laser sind diese Werkstoffe wegen der Reflexion anspruchsvoll.
- Aluminium: auf Alu-Tauglichkeit achten. Bei DC-Mikro-WIG gilt Aluminium als schwierig; der Lampert MAW löst das über einen eigenen Aluminium-Modus, Laser ist ebenfalls möglich.
- Nur eine Seite zugänglich (Innenkanten, Hinterschnitte, fertig montierte Baugruppen): Handelektrode am Puls-Lichtbogen. Widerstandsschweißen braucht zwei Seiten, der Laser Sichtlinie und Einhausung.
- Budget dominiert: Widerstand und Mikro-WIG am günstigsten, Laser ab ca. 15.000 EUR plus Laserschutz-Auflagen, Elektronenstrahl am oberen Ende.
- Dokumentationspflicht (Medizintechnik, Luftfahrt): auf Programmspeicher und Schnittstelle achten. Der MAW liefert beides über Modbus TCP/IP, inklusive Schweißpunkt-Zählung für den Schweißbericht.
Die häufigste Kaufentscheidung, gepulster Lichtbogen oder Laser, ist im Vergleich Mikro-WIG-Schweißen vs. Faserlaser im Detail aufgearbeitet.
Wirtschaftlichkeit: Richtwerte zur Einordnung
Die folgenden Werte sind grobe Richtwerte zur Einordnung der Investitionsschwellen, keine Angebotspreise. Sie verschieben sich je nach Konfiguration, Automatisierungsgrad und Anbieter.
| Verfahren / Gerätekategorie | Anschaffung (Größenordnung, netto) |
|---|---|
| Mikro-WIG für Schmuckbereich (PUK-Komplett-Setup) | ab ca. 4.400 € |
| Mikro-WIG für Industrie und Labor (Micro Arc Welder) | ab ca. 7.000 € |
| Laser-Mikroschweißen | ab ca. 15.000 €, plus Laserschutzklasse-4-Auflagen |
| Mikro-Widerstandsschweißen | ab ca. 4.000 €, anlagengebunden |
| Elektronenstrahl-Mikroschweißen | ab ca. 400.000 € (Branchenangabe), plus Vakuumkammer |
| Ultraschall / Wire Bonding | Halbleiter-Serienequipment, projektabhängig |
Faustregel zur Wirtschaftlichkeit: nicht der Gerätepreis entscheidet, sondern das Stückzahl-Profil. Wer Einzelstücke, Reparaturen und Kleinserien fertigt, fährt mit Mikro-WIG meist am günstigsten; wer im Millionenbereich mit definierter Geometrie produziert, amortisiert die höhere Laser- oder Anlagen-Investition über die Taktzeit.
Anwendungsfelder
Mikroschweißen ist ein Größenthema: überall dort, wo Bauteile zu filigran für klassische Schweißtechnik sind, kommt eines der fünf Verfahren zum Einsatz:
- Medizintechnik: Katheter, Führungsdrähte, chirurgische Instrumente, Implantat-Gehäuse
- Elektronik und Sensorik: Kontakte, Thermoelemente, Batterietabs, Sensorgehäuse
- Labor und Forschung: Prototypen, Sonderwerkstoffe wie Tantal, Niob oder Zirkonium
- Reparatur und Instandhaltung: Werkzeugkanten, Oberflächenfehler, dünnwandige Bauteile
- Schmuck: Ohrstecker anschweißen, Fassungen, Reparatur am fertigen Stück, auch Permanent Jewelry
- Dental: Klammern, Brücken, Modellguss-Reparatur
- Modellbau und Restaurierung: Messing, Neusilber, filigrane Baugruppen
- Luftfahrt: dünnwandige Komponenten, Reparatur, Dokumentationspflicht
Ein Kernanwendungsfeld quer durch Medizintechnik, Sensorik und Labor ist das hermetische Dichtschweißen von Kapseln und Gehäusen, vertieft im Beitrag Hermetic Sealing mit Mikro-WIG-Schweißen.
Mikroschweißen und Feinschweißen bei Lampert
Lampert Werktechnik (Werneck, seit 2001) baut Geräte für genau eines der fünf Kernverfahren: das WIG-Mikroimpulsschweißen, also den gepulsten Mikro-WIG-Lichtbogen. Lampert selbst verwendet die Begriffe Feinschweißen, Mikro-WIG-Schweißen und Mikroimpulsschweißen synonym.
Die Geräte-Einordnung:
- Micro Arc Welder (MAW), Industrie und Labor: 5 bis 1.200 A, Materialstärken ab 0,1 mm, Schweißpunkte 0,2 bis 4,0 mm, 12 Materialprogramme, Aluminium-Modus, Modbus-TCP/IP-Schnittstelle für Automatisierung und Schweißbericht. Funktionsfähiges Komplett-Setup ab 7.000 € netto.
- PUK, Schmuck: Schweißpunkte 0,2 bis 3,0 mm, PIN-Modus für Ohrstecker, Schweißen in Edelsteinnähe. Grundgerät ab 3.699 € netto.
- PUK D, Dental: Schweißkurven für Dentallegierungen optimiert.
- M280, Modellbau: gleiche Technologie im Einstiegsformat.
Der Micro Arc Welder hat 1 Jahr Garantie, PUK, PUK D und M280 je 3 Jahre; alle entwickelt und produziert in Deutschland.
Ehrlich eingeordnet, wo andere Verfahren besser passen:
- Unter 0,1 mm Materialstärke ist der Laser im Vorteil.
- Großserien mit Taktzeitdruck fahren mit automatisiertem Laser- oder Widerstandsschweißen meist wirtschaftlicher. Viele Lampert-Kunden nutzen beide Technologien parallel: Mikro-WIG für Reparatur, Einzelstücke und mobile Einsätze, Laser für die hochvolumige Serie.
- Halbleiter-Drahtkontaktierung bleibt das Feld des Wire Bondings.
- Aluminium geht im Alu-Modus; bei kritischen Anforderungen (Druckdichtheit, hochbelastete Teile) vorab Probestücke schweißen.
Wer unsicher ist, schickt Musterteile: Die Lampert-Anwendungstechnik erstellt kostenlose Musterschweißungen mit schriftlichem Schweißbericht.
Vertiefende Seiten
Dieser Überblick bündelt das Thema; die Tiefe liegt in den Einzelseiten:
Verfahren und Technologie
- Das Lampert-Schweißprinzip: so entsteht der Mikro-WIG
- Mikro-WIG-Schweißen vs. Faserlaser: der Vergleich
- Hermetic Sealing mit Mikro-WIG-Schweißen
Werkstoff-Tutorials
Produkte
- Micro Arc Welder (MAW) für Industrie und Labor
- PUK für Schmuck und Goldschmiede
Häufige Fragen zum Mikroschweißen
Mikroschweißen ist der Sammelbegriff für Schweißverfahren, die dünne oder filigrane Metallteile dauerhaft fügen, typischerweise bei Materialdicken unter 0,5 mm. Es ist kein genormtes Einzelverfahren, sondern eine Verfahrensfamilie: Mikro-WIG/Puls-Lichtbogen, Laser, Widerstand, Elektronenstrahl und Ultraschall.
Keiner, die Begriffe meinen dasselbe. Lampert verwendet Feinschweißen, Mikro-WIG-Schweißen und Mikroimpulsschweißen synonym; im Englischen heißt das Feld micro welding beziehungsweise pulse arc welding.
Eine feste Norm fehlt. Verbreitet ist die Grenze unter 0,5 mm Materialdicke, so fasst das US-Institut EWI den Bereich Microjoining. Das DVS-Merkblatt 3224 setzt für Laserstrahl-Mikroschweißen 100 µm an, Hersteller fassen den Begriff teils weiter bis ca. 5 mm.
Mikro-Widerstandsschweißen hat die niedrigste Investition, der Puls-Lichtbogen liegt im mittleren Bereich, Laseranlagen kosten ab ca. 12.000 EUR, deutlich mehr als Mikro-WIG-Geräte und brauchen zusätzlich Laserschutz-Maßnahmen. Elektronenstrahl liegt durch die Vakuumkammer am oberen Ende.
Ja, aber nicht mit jedem Verfahren gleich gut. Bei klassischem DC-Mikro-WIG gilt Aluminium als schwierig; der Lampert Micro Arc Welder hat dafür einen eigenen Aluminium-Modus, auch Laser kommt infrage. Die Wahl des Schweißdrahts ist entscheidend. Schritt für Schritt: Aluminium schweißen.
Beim Mikro-WIG-Schweißen nicht. Der Schweißvorgang läuft nach dem Elektrodenkontakt automatisch ab und ist auch für Nicht-Schweißer in wenigen Stunden erlernbar. Laseranlagen erfordern mehr Einarbeitung plus Laserschutz-Organisation.
Ja. Dichtschweißen von Sensorgehäusen, Kapseln und Implantat-Gehäusen ist ein Kernanwendungsfeld; die Validierung läuft über den Helium-Lecktest. Details: Hermetic Sealing mit Mikro-WIG-Schweißen.
Der Micro Arc Welder (MAW) für Industrie, Labor und Reparatur (5 bis 1.200 A, ab 0,1 mm), der PUK für Schmuck, der PUK D für Dental, der M280 für Modellbau. Bei unklarer Anwendung hilft eine kostenlose Musterschweißung: [email protected].
Fazit: die Aufgabe entscheidet das Verfahren
Die Auswahl folgt sechs Kriterien: Werkstückdicke, Stückzahl, Werkstoff, Zugänglichkeit, Investition und Automatisierungsbedarf. Der gepulste Mikro-WIG-Lichtbogen, das Lampert-Verfahren, ist die erste Wahl für Materialstärken ab 0,1 mm, Einzelstücke, Reparaturen, Edelmetalle und Arbeiten mit nur einseitigem Zugang; das passende Gerät dafür ist der Micro Arc Welder. Unter 0,1 mm, in der Großserie und bei der Halbleiter-Kontaktierung sind Laser, Widerstand oder Wire Bonding die passenderen Werkzeuge.
Wer den eigenen Fall prüfen will, schickt Musterteile an die Lampert-Anwendungstechnik: [email protected]. Jede Musterschweißung kommt mit schriftlichem Schweißbericht zurück.