德國的船舶製造廠正處在日益增加的競爭(zheng) 壓力之下。包括中國、韓國和日本在內(nei) 的亞(ya) 洲船舶製造大國早在2011年就已經將其在全球供應中所占份額提升至93%，德國僅(jin) 占1%，跌至第8位。這一競爭(zheng) 壓力迫使德國的船舶製造廠在過去幾年中停止了製造集裝箱運輸船，轉而集中精力製造遊艇、郵輪、海洋船舶和特殊船舶。但是其競爭(zheng) 對手，特別是來自亞(ya) 洲的對手，也開始進入這些領域。國際競爭(zheng) 壓力和德國的工資水平（德國是高工資國家）使得德國的船舶製造廠迫切需求創新和高效的生產(chan) 技術，以在這個(ge) 市場中獲得成功。

       位於(yu) 德國Papenburg的Meyer Werft 船舶製造廠是始建於(yu) 1795年的家族式企業(ye) 。最初由製造捕魚和引航船到集裝箱運輸船和渡輪，然後轉變成郵輪（圖1）的頂尖製造商。他們(men) 有今天的成就， 與(yu) 始終把不斷改進生產(chan) 工藝作為(wei) 發展的第一要務有必然關(guan) 係。2000年，Meyer Werft成為(wei) 第一家引進激光複合焊來製造板材的造船廠（長度高達20米），然後其他的歐洲船廠例如Fincantieri和Aker Finyards也緊隨其後采用這種方法。這一技術的使用極大縮短了生產(chan) 時間（極高的焊接速度和焊縫深度），並降低了後續費用（較小的熱變形）。自從(cong) 開始實施激光複合焊以來，這個(ge) 行業(ye) 的趨勢是朝著使用固體(ti) 激光器加工更大幅的板材、更高的板材厚度的方向發展。為(wei) 此，Meyer Werft船舶製造廠一直精心運營其具有頂尖研究實驗室的研發部門，並與(yu) 研究機構例如德國亞(ya) 琛工業(ye) 大學ISF焊接和連接研究所（ISF Welding and Joining Institute）進行密切合作。激光複合焊已經成為(wei) Meyer Werft最重要的焊接技術（目前使用三台碟片激光器和五台CO2 激光器），他們(men) 最大的遊輪（350米長、40米寬）的激光複合焊接接縫大約有450公裏長，最大的板材尺寸是30×25米。

        在公眾(zhong) 資助項目“帶傳(chuan) 感器的全機械式立向下焊（FaSek）”中，亞(ya) 琛ISF研究所、Meyer Werft船廠和Flensburger S c h i f f b a u 船廠（F SG， 位於(yu) 德國的Flensburg）一起合作研究將激光複合焊接的應用範圍擴展到牆體(ti) 結構的立向焊接任務。他們(men) 的目標是開發一種焊接係統，使其具有高焊接速度、高度機械化、熱變形低、具有焊接間隙搭橋能力並允許等離子切割工件等優(you) 點。這種焊接工藝將能完全取代目前使用的手動立向上焊接，後者采用的是氣體(ti) 保護金屬極電弧混合焊（GMAW）工藝，不僅(jin) 非常耗時，並且成本頗高。

      焊接任務（圖2）包括最大長度為(wei) 4米、板厚為(wei) 5-7毫米（Grade A）和等離子切割邊緣的立焊縫（對接和角接焊縫）。裝夾、定位點和熱變形等因素讓焊接間隙在0-3毫米之間變化。焊接過程包括兩(liang) 個(ge) 雙麵並行的氣體(ti) 保護焊（Cloos Qineo Pulse 450，脈衝(chong) 電弧）過程和一個(ge) 激光焊接（TRUMPF碟片激光器）過程。通過設置GMAW與(yu) 激光焊接之間的距離，該複合過程可以在工件的正麵或背麵進行。激光焊接帶來的高穿透深度可防止在根部發生不完全熔透現象。另一個(ge) 關(guan) 鍵的缺陷是在側(ce) 壁的不完全熔透。根據等離子切割邊緣和焊縫的幾何形狀，可以通過激光光束振蕩來防止這些缺陷的產(chan) 生。啟用交流電機驅動的掃描鏡（ILV掃描儀(yi) ）來實現與(yu) 焊接方向成直角的振蕩。焊縫跟蹤係統（Precitec LPF）的加入使得能夠進行自動焊縫的跟蹤，以及焊縫寬度的在線測量。該焊縫跟蹤係統由光纖傳(chuan) 感器、校正軸和控製單元組成。根據這些數據和焊縫寬度來選擇焊接參數。焊接試驗的結果表明，FaSek項目中開發的焊接係統能完成上述焊接任務。實施立向下焊時若要獲得足夠的過程可靠性，關(guan) 鍵的因素在於(yu) 控製熔池的體(ti) 積和粘度。必須仔細設置焊接及幾何參數（特別是GMAW與(yu) 激光焊接之間的距離），以防止焊縫金屬的電弧過程發生燃燒，後者會(hui) 導致缺陷的產(chan) 生，例如熔透不完全和高的焊渣飛濺率。

         焊接試驗表明，可以將激光焊接與(yu) 背麵GMAW進行適當地複合，並在它們(men) 之間設置足夠的距離。造船用鋼的特殊底漆可以防止其免受腐蝕，在焊接部位的邊緣要移除它，以防止產(chan) 生缺陷，例如多孔現象。如果對接焊縫和角焊縫（全厚焊接）的焊接間隙寬度不超過2毫米（圖3），那麽(me) 就可以保證整個(ge) 過程的安全性。激光焊接的高穿透深度能避免根部熔透不完全，特別是在焊縫寬度為(wei) 0毫米的情況下。激光光束的振蕩會(hui) 阻止焊縫邊緣的熔透不完全，但是不可能提高送絲(si) 速度，這是由於(yu) 溶池體(ti) 積的限製。如果要實現過量的焊縫金屬，那麽(me) 有必要對第二層進行GMAW氣體(ti) 保護焊。進一步地還可能使用等離子切割邊緣，並且因而不需要額外的焊接接頭準備。此外，由於(yu) 板兩(liang) 邊的能量輸入均一並且同步，因此熱變形非常低。