Laser in Bestform
Jede Waschmaschine muss im Laufe ihres Lebens tausende Waschgänge überstehen. Die Trommel dreht sich mit hoher Geschwindigkeit, ist Wasser, Hitze und starken Belastungen ausgesetzt. Gleichzeitig erwarten Kundinnen und Kunden langlebige Geräte zu attraktiven Preisen – und Hersteller möchten Material möglichst effizient einsetzen.
Genau hier begann die Arbeit eines bereichsübergreifenden Teams von Corporate Research und der Hausgerätetochter BSH: Lässt sich die Waschtrommel aus dünnerem Stahl fertigen, ohne Kompromisse bei Stabilität und Qualität einzugehen? Die Lösung lag in der gezielten Formung des Laserstrahls – um so eine robuste Schweißnaht zu erzeugen.
Schon eine geringe Verringerung der Materialstärke kann bei Millionen produzierter Waschmaschinen große Mengen teuren Stahl einsparen. Weniger Material bedeutet niedrigere Kosten und einen sparsameren Einsatz von Ressourcen. Erste Untersuchungen zeigten schnell: Dünnere Stahlbleche sind stabil genug und halten den Belastungen im Alltag stand. „Die eigentliche Herausforderung lag jedoch nicht im Material selbst, sondern im Schweißprozess“, erklärt Peter Stritt. Der Forschungsingenieur leitet das Projekt gemeinsam mit Martin Schöpf, Leiter des strategischen Portfolios Production Systems (PRS).
Herkömmliche Laserschweißverfahren stoßen bei besonders dünnen Blechen an ihre Grenzen. Der Laser kann das Material zwar durchschmelzen, dabei entstehen allerdings auf der Innenseite der Trommel Spritzer oder kleine Löcher in der Schweißnaht. Für die Serienfertigung ist das keine Option, denn die Innenseite der Trommel kommt später direkt mit der Wäsche in Kontakt.
Da es für dieses Problem keine geeignete Lösung am Markt gab, entschied sich das Team, einen völlig neuen Schweißprozess zu entwickeln. Das Forscherteam brachte dabei seine Expertise beim Formen von Laserstrahlen und physikalischen Zusammenhängen bei der Prozessentwicklung ein.
Den Laserstrahl neu denken
„Der entscheidende Schritt bestand darin, nicht die Waschmaschine zu verändern – sondern den Laserstrahl an die Gegebenheiten der Waschmaschinentrommel anzupassen“, sagt Philipp Krüger. Der Forschungsingenieur unterstützt im Projekt mit seiner Erfahrung im Dünnblechschweißen von Brennstoffzellen. Während herkömmliche Verfahren mit einem einzelnen runden Laserpunkt arbeiten, teilt die neue Technologie den Laserstrahl durch optische Elemente in mehrere Strahlen auf. Deren Anordnung wird gezielt auf die Materialstärke abgestimmt. Dadurch verteilt sich die Wärme gleichmäßiger im Material, das Schmelzbad wird stabiler und auf der Innenseite der Trommel entstehen keine Schweißspritzer.
Die Aufgabe bestand nicht darin, einen leistungsstärkeren Laser zu entwickeln. Stattdessen nutzte das Team bestehende Laserquellen weiter und entwickelte eine optische Lösung, die den Laserstrahl so formt, dass auch dünne Bleche zuverlässig verschweißt werden können. „Wir haben den optimalen Prozessbereich gefunden, in dem sich dünnes Material zuverlässig und reproduzierbar verschweißen lässt“, sagt Philipp. „Genau das macht den Unterschied zwischen einem interessanten Laborversuch und einem robusten Serienprozess.“ Besonders anspruchsvoll war dabei, diesen Bereich zuverlässig einzugrenzen. Schon kleine Veränderungen an den Komponenten können die Qualität der Schweißnaht beeinflussen.
Mit physikalischen Modellen und Simulationen konnte das Team vorhersagen, wie sich unterschiedliche Laserstrahlformen auf das Schmelzbad auswirken. Dadurch ließ sich bereits vor den realen Versuchen eingrenzen, welche optische Konfiguration die besten Ergebnisse verspricht. So waren deutlich weniger praktische Tests notwendig. „Ein Vergleich aus dem Segelsport beschreibt unseren physikalischen Ansatz erstaunlich zutreffend“, erklärt Peter. „Anstelle eines klassischen Einrumpf-Segelbootes, das das Wasser stark verdrängt, lässt sich unsere Laserstrahlform mit einem Katamaran vergleichen. Durch das zweigeteilte Profil wird die verdampfende Metallschmelze stabil umströmt. Ganz so wie das Wasser ungehindert zwischen den beiden Rümpfen eines Katamarans hindurchgleitet, beruhigt sich die Strömung im Schmelzbad. Das Ergebnis ist eine extrem stabile und spritzerfreie Laserschweißnaht.“
Von Beginn an arbeiteten Bosch Research und die BSH eng zusammen. Ziel war nicht nur, einen neuen Schweißprozess zu entwickeln, sondern eine Lösung für bestehende Fertigungslinien. Bosch Research entwickelte die physikalischen Modelle und untersuchte, wie sich unterschiedliche Formen des Laserstrahls auf Schmelzbad und Schweißnaht auswirken. Gemeinsam mit der BSH wurden die Erkenntnisse anschließend in einen serienreifen Schweißprozess überführt.
Weil sich die Ergebnisse zuverlässig reproduzieren ließen, konnte das Verfahren schnell auf weitere Werke übertragen werden. Im April 2026 ging die erste Fertigungslinie im BSH-Werk Nauen erfolgreich in Betrieb. Anfang August folgte das Werk in Zaragoza, Spanien. Weitere Standorte, unter anderem in der Türkei und China, sollen folgen.
Mehr Wirkung mit weniger Material
„Durch die zuverlässige Verarbeitung dünnerer Stahlbleche können Material und Kosten eingespart werden, ohne Abstriche bei Qualität oder Lebensdauer der Waschmaschine zu machen“, erklärt Ralf Rodemann, verantwortlich für das Projekt bei der BSH. Gleichzeitig verbessert sich die Ressourceneffizienz der Produktion. Bis 2030 erwartet das Team mit der neuen Technologie Einsparungen von rund zwei Millionen Euro pro Jahr. Die Qualitätsanforderungen bleiben dabei unverändert. „Mit dieser Maßnahme leisten wir einen Beitrag zu günstigeren Waschmaschinen für unsere Kunden“, so Ralf.
Doch das Potenzial endet nicht bei Waschmaschinen. Die entwickelte Schweißtechnologie könnte künftig auch bei Geschirrspülern, Backöfen oder anderen Produkten mit dünnen Metallblechen eingesetzt werden. Darüber hinaus eignet sich der Forschungsansatz für zahlreiche industrielle Anwendungen, bei denen hochwertige Schweißnähte und spritzerfreie Verbindungen gefragt sind.
Ausgangspunkt war die Frage, wie sich Material einsparen lässt. Entstanden ist eine neue Laserschweißtechnologie, die Ressourceneffizienz, Produktqualität und industrielle Fertigung miteinander verbindet. Für das Forschungsteam ist das erst der Anfang. Die Erkenntnisse aus dem Projekt lassen sich auf weitere Anwendungen übertragen – überall dort, wo dünne Materialien zuverlässig und wirtschaftlich verschweißt werden müssen.