Schweißverfahren im Vergleich: WIG, MIG/MAG und mehr

Schweißen ist das wichtigste Fügeverfahren in der Metallverarbeitung. Es verbindet Bauteile unlösbar miteinander und schafft Verbindungen, die im Idealfall die gleiche Festigkeit wie das Grundmaterial erreichen. Doch Schweißen ist nicht gleich Schweißen: Je nach Material, Bauteilgeometrie, Anforderung an die Nahtqualität und Stückzahl kommen völlig unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Die richtige Wahl des Schweißverfahrens beeinflusst nicht nur die Qualität der Verbindung, sondern auch die Produktionsgeschwindigkeit und die Kosten. In diesem Artikel vergleichen wir die wichtigsten Schweißverfahren und zeigen, wann welches Verfahren seine Stärken ausspielt.

Schlüssel-Erkenntnisse

• WIG-Schweißen liefert die höchste Nahtqualität und eignet sich besonders für dünne Materialien und Edelstahl
• MIG/MAG-Schweißen ist das produktivste Verfahren für Stahl und Aluminium und dominiert den Stahlbau und die Serienfertigung
• Elektrodenschweißen (E-Hand) ist robust und ortsunabhängig – ideal für Montage und Reparatur
• Die Abschmelzleistung variiert zwischen 0,5 kg/h (WIG) und über 8 kg/h (Unterpulver) – ein Faktor 16 bei den Produktionskosten
• Roboterschweißen senkt die Stückkosten in der Serie um 40–60 % gegenüber manuellem Schweißen
• Die Verfahrenswahl hängt von Material, Nahtqualität, Zugänglichkeit, Stückzahl und Wirtschaftlichkeit ab

Grundlagen des Schweißens

Beim Schmelzschweißen werden die Fügepartner an der Verbindungsstelle lokal aufgeschmolzen. Die Schmelzbäder beider Teile vereinigen sich – gegebenenfalls unter Zugabe eines Zusatzwerkstoffs – und erstarren zu einer stoffschlüssigen Verbindung. Die dafür nötige Energie liefert je nach Verfahren ein Lichtbogen, ein Laserstrahl, ein Elektronenstrahl oder eine Gasflamme.

Entscheidend für die Qualität einer Schweißverbindung sind:

• Nahtgeometrie: Fugenform, Spaltmaß und Nahtdicke
• Wärmeeinbringung: Bestimmt Einbrandtiefe, Gefügeänderung und Verzug
• Schutzatmosphäre: Verhindert Oxidation und Porenbildung
• Schweißzusatz: Muss zum Grundwerkstoff passen (Festigkeit, Legierungselemente)

Die wichtigsten Schweißverfahren im Detail

WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas, Prozess 141)

Beim WIG-Schweißen brennt ein Lichtbogen zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück. Ein Inertgas – typischerweise Argon oder ein Argon-Helium-Gemisch – schützt das Schmelzbad vor Oxidation. Der Zusatzwerkstoff wird als Stab von Hand oder automatisiert zugeführt.

Vorteile:

• Höchste Nahtqualität aller Lichtbogenverfahren
• Excellente Kontrolle über Schmelzbad und Wärmeeinbringung
• Schweißbar ab 0,3 mm Materialstärke
• Geeignet für alle schweißbaren Metalle, besonders Edelstahl, Aluminium und Titan
• Minimale Spritzer, saubere Nähte ohne Nacharbeit

Nachteile:

• Geringe Abschmelzleistung (0,5–1,5 kg/h)
• Erfordert hohe Schweißerqualifikation
• Höhere Stückkosten als MIG/MAG bei dickwandigen Teilen
• Empfindlich gegenüber Zugluft (Schutzgasabdeckung)

Typische Einsatzgebiete:

• Edelstahlverarbeitung in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie
• Rohrleitungsbau (Wurzellagen)
• Dünnblechverarbeitung ab 0,3 mm
• Luft- und Raumfahrt
• Sichtbare Nähte mit hohem Qualitätsanspruch

MIG/MAG-Schweißen (Metall-Inertgas/Metall-Aktivgas, Prozess 131/135)

Beim MIG/MAG-Schweißen wird eine endlose Drahtelektrode automatisch zugeführt. Sie schmilzt im Lichtbogen ab und bildet zugleich den Zusatzwerkstoff. Beim MIG-Schweißen (Prozess 131) dient ein Inertgas (Argon) als Schutzgas – typisch für Aluminium und Kupfer. Beim MAG-Schweißen (Prozess 135) wird ein Aktivgas (CO₂ oder Argon-CO₂-Mischung) verwendet – Standard für un- und niedriglegierte Stähle.

Vorteile:

• Hohe Abschmelzleistung (3–8 kg/h)
• Hohe Schweißgeschwindigkeit
• Gute Spaltüberbrückung
• Leicht zu mechanisieren und zu automatisieren (Roboterschweißen)
• Wirtschaftlich bei mittleren bis großen Materialstärken

Nachteile:

• Mehr Spritzer als beim WIG-Schweißen (insbesondere bei CO₂ als Schutzgas)
• Weniger geeignet für sehr dünne Materialien (<1 mm)
• Geringere Nahtoptik als WIG (bei manueller Ausführung)
• Schutzgasempfindlichkeit bei Außenmontagen

Typische Einsatzgebiete:

• Stahlbau und Metallkonstruktionen
• Fahrzeugbau und Nutzfahrzeugindustrie
• Behälterbau
• Serienproduktion mit Schweißrobotern
• Reparaturschweißungen an Stahl

Elektrodenschweißen (E-Hand, Prozess 111)

Das älteste und einfachste Lichtbogenverfahren: Eine umhüllte Stabelektrode schmilzt im Lichtbogen ab. Die Umhüllung bildet eine Schlacke, die das Schmelzbad vor Oxidation schützt. Es wird kein externes Schutzgas benötigt.

Vorteile:

• Kein Schutzgas nötig – auch unter Wind und Wetter einsetzbar
• Einfache, robuste Ausrüstung (tragbar, netzunabhängig mit Generator)
• Große Auswahl an Elektrodentypen für verschiedene Werkstoffe
• Gute Spaltüberbrückung und Positionsschweißen (auch überkopf)

Nachteile:

• Geringe Abschmelzleistung (1–3 kg/h)
• Schlacke muss nach jeder Raupe (Schweißlage) entfernt werden
• Nicht automatisierbar
• Häufige Elektrodenwechsel (jede Elektrode ≈ 30–60 Sekunden Brennzeit)

Typische Einsatzgebiete:

• Montage- und Baustellenschweißungen
• Reparatur und Instandhaltung
• Rohrleitungsbau (Fallnahtschweißen)
• Schweißen in schwer zugänglichen Positionen

Unterpulverschweißen (UP, Prozess 121)

Beim Unterpulverschweißen brennt der Lichtbogen unter einer Schicht aus körnigem Schweißpulver. Das Pulver schmilzt teilweise auf, bildet eine Schlackeschicht und schützt das Schmelzbad. Dieses Verfahren ist vollständig mechanisiert und erreicht die höchsten Abschmelzleistungen aller Lichtbogenverfahren.

Vorteile:

• Extrem hohe Abschmelzleistung (5–25 kg/h)
• Tiefe Einbrandtiefe
• Kein sichtbarer Lichtbogen, keine UV-Strahlung
• Excellente Nahteigenschaften bei dicken Materialien

Nachteile:

• Nur in Wannen- und Horizontalposition schweißbar
• Nur für geradlinige oder rotationssymmetrische Nähte
• Hoher Maschinenaufwand
• Nicht für dünne Materialien geeignet (ab ca. 5 mm)

Typische Einsatzgebiete:

• Längs- und Rundnähte an Großbehältern und Tanks
• Schiffbau (Decksnähte)
• Brückenbau
• Rohrfertigung

Schweißverfahren im direkten Vergleich

Kriterium	WIG (141)	MIG/MAG (131/135)	E-Hand (111)	UP (121)
Nahtqualität	★★★★★	★★★☆☆	★★★☆☆	★★★★☆
Abschmelzleistung	0,5–1,5 kg/h	3–8 kg/h	1–3 kg/h	5–25 kg/h
Materialstärke min.	0,3 mm	0,8 mm	1,5 mm	5 mm
Automatisierbarkeit	Gut	Sehr gut	Keine	Vollmechanisiert
Investitionskosten	Mittel	Mittel	Gering	Hoch
Outdoor-Eignung	Schlecht	Mäßig	Sehr gut	Schlecht
Schweißerqualifikation	Sehr hoch	Mittel	Mittel	Gering (Bediener)

Weitere Schweißverfahren

Laserschweißen

Das Laserschweißen nutzt einen fokussierten Laserstrahl als Energiequelle. Die extrem hohe Energiedichte ermöglicht schmale, tiefe Nähte mit minimaler Wärmeeinflusszone und geringem Verzug. Schweißgeschwindigkeiten von 5–20 m/min machen es hochproduktiv.

Typisch für: Automobilindustrie (Karosseriebau), Elektronik, Medizintechnik. Die hohen Anlagenkosten (ab 200.000 €) rechnen sich erst bei großen Stückzahlen.

Widerstandspunktschweißen

Zwei überlappende Bleche werden zwischen Elektroden gepresst und durch Widerstandswärme lokal verschweißt. Taktzeiten unter einer Sekunde machen es zum Standardverfahren im Automobilbau – ein durchschnittlicher PKW hat 4.000–6.000 Schweißpunkte.

Bolzenschweißen

Bolzen, Gewindestifte oder Buchsen werden in Sekundenbruchteilen auf eine Metalloberfläche geschweißt. Das Verfahren eignet sich für Befestigungselemente auf Stahlkonstruktionen und Blechteilen.

Roboterschweißen: Wirtschaftlichkeit in der Serie

Die Automatisierung des Schweißprozesses durch Industrieroboter hat die Serienfertigung revolutioniert. Moderne Schweißroboter arbeiten mit MIG/MAG-, WIG- oder Laserschweißverfahren und bieten entscheidende Vorteile:

• Konstante Qualität: Jede Naht ist identisch – unabhängig von Tagesform und Schichtdauer
• Höhere Geschwindigkeit: 30–50 % schneller als manuelles Schweißen
• Geringere Nacharbeit: Weniger Spritzer, gleichmäßigere Nähte
• Ergonomie: Mitarbeiter werden von monotonen und gesundheitsbelastenden Tätigkeiten entlastet
• Wirtschaftlichkeit: Ab ca. 200–500 gleichartigen Bauteilen rechnet sich die Programmierung

Praxisbeispiel: Ein Stahlrahmen aus 6 Einzelteilen wird manuell in 25 Minuten geschweißt. Nach Umstellung auf Roboterschweißen sinkt die Schweißzeit auf 9 Minuten – eine Einsparung von 64 %. Hinzu kommt der Wegfall von Nacharbeit durch gleichmäßigere Nähte.

Bei Futronika setzen wir für die Schweißverfahren aktuell manuelle Technik ein.

Materialeignung der Schweißverfahren

Nicht jedes Verfahren eignet sich für jedes Material:

Material	WIG	MIG/MAG	E-Hand	Laser
Baustahl	✓	✓✓✓	✓✓✓	✓✓
Edelstahl	✓✓✓	✓✓	✓	✓✓
Aluminium	✓✓✓	✓✓ (MIG)	✗	✓
Kupfer	✓✓	✓ (MIG)	✗	✓
Titan	✓✓✓	✗	✗	✓

✓✓✓ = optimal, ✓✓ = gut geeignet, ✓ = möglich, ✗ = nicht empfohlen

Edelstahl schweißen

Edelstahl stellt besondere Anforderungen an den Schweißprozess. Die Wärmeeinbringung muss begrenzt werden, um die Korrosionsbeständigkeit nicht zu beeinträchtigen (Sensibilisierung durch Chromkarbidausscheidung im Bereich von 500–800 °C). WIG-Schweißen mit Formiergas (Argon an der Nahtwurzel) ist hier das Verfahren der Wahl. Die Zwischenlagentemperatur sollte 150 °C nicht überschreiten.

Aluminium schweißen

Aluminium erfordert höhere Stromstärken aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit und bildet eine hochschmelzende Oxidschicht (2.050 °C Schmelzpunkt des Oxids vs. 660 °C des Aluminiums). Beim WIG-Schweißen wird deshalb Wechselstrom eingesetzt – die positive Halbwelle bricht die Oxidschicht auf. Beim MIG-Schweißen sind spezielle Drahtfördersysteme (Push-Pull) für den weichen Aluminiumdraht erforderlich.

Schweißnahtprüfung und Qualitätssicherung

Jede Schweißnaht muss geprüft werden. Die Anforderungen richten sich nach der Bewertungsgruppe (B, C oder D nach DIN EN ISO 5817):

• Bewertungsgruppe B: Höchste Anforderung – für sicherheitsrelevante Bauteile, Druckgeräte
• Bewertungsgruppe C: Mittlere Anforderung – Standardanforderung im Maschinenbau
• Bewertungsgruppe D: Niedrigste Anforderung – untergeordnete Schweißkonstruktionen

Die Qualifikation der Schweißer wird durch Schweißerprüfungen nach DIN EN ISO 9606 nachgewiesen und diese muss alle zwei Jahre erneuert werden. Für die Metallbearbeitung sind bei Futronika erfahrene Schweißer am Werk.

Das richtige Verfahren wählen: Ein Entscheidungsleitfaden

Stellen Sie sich folgende Fragen:

1. Welches Material? → Aluminium/Titan → WIG; Stahl → MIG/MAG; Outdoor → E-Hand
2. Welche Materialstärke? → <1 mm → WIG; 1–20 mm → MIG/MAG; >20 mm → UP oder MIG/MAG Mehrlagig
3. Welche Nahtqualität? → Sichtbar/korrosionsbeständig → WIG; Funktional ausreichend → MIG/MAG
4. Welche Stückzahl? → Einzelstücke → Manuell; Serie → Roboter MIG/MAG
5. Welcher Einsatzort? → Werkstatt → WIG oder MIG/MAG; Baustelle → E-Hand

Schweißverzug und Eigenspannungen: Ursachen und Gegenmaßnahmen

Schweißverzug ist eines der häufigsten Qualitätsprobleme in der Schweißtechnik. Die lokale Wärmeeinbringung erzeugt ungleichmäßige Ausdehnungen und Schrumpfungen, die zu Formabweichungen und inneren Spannungen führen.

Typische Verzugsformen:

• Längsschrumpfung: Das Bauteil verkürzt sich entlang der Schweißnaht (typisch 0,5–2 mm/m)
• Querschrumpfung: Das Bauteil zieht sich quer zur Naht zusammen
• Winkelschrumpfung: V-Nähte erzeugen eine Winkeländerung durch asymmetrische Schrumpfung
• Beulen: Dünnblechkonstruktionen neigen zu Beulen durch flächige Eigenspannungen

Gegenmaßnahmen in der Praxis:

• Vorhalten: Bauteile werden vor dem Schweißen gezielt in die entgegengesetzte Richtung vorgebogen
• Schweißfolge optimieren: Symmetrisches Schweißen von der Mitte nach außen reduziert den Gesamtverzug
• Spannvorrichtungen: Massive Vorrichtungen fixieren die Bauteile während des Schweißens und der Abkühlung
• Wärmeeinbringung minimieren: Gepulstes WIG- oder MIG-Schweißen reduziert die Streckenenergie um 20–30 %
• Spannungsarmglühen: Bei 550–650 °C werden Eigenspannungen um 80–90 % abgebaut – empfohlen für maßkritische Bauteile

Schweißnahtvorbereitung: Der Schlüssel zur Qualität

Die Qualität einer Schweißnaht wird zu 80% vor dem eigentlichen Schweißen bestimmt. Eine sorgfältige Nahtvorbereitung ist daher entscheidend.

Fugenformen nach DIN EN ISO 9692:

• I-Naht: Für Materialstärken bis 3 mm (WIG) bzw. 5 mm (MAG). Kein Fugenaufwand, aber begrenzte Einbrandtiefe
• V-Naht: Standard für 5–30 mm. Öffnungswinkel 50–60°, Steg 1–2 mm
• HV-Naht (Halb-V): Bei einseitiger Zugänglichkeit. Reduziert das Nahtvolumen um 50 % gegenüber der V-Naht
• U-Naht: Für dicke Querschnitte ab 20 mm. Minimales Nahtvolumen, aber aufwendige Fugenpräparation
• Kehlnaht: An T-Stößen und Überlappverbindungen. Die a-Maß-Berechnung nach DIN EN 1993 bestimmt die erforderliche Nahtdicke

Oberflächenvorbereitung: Fett, Öl, Rost, Zunder und Feuchtigkeit müssen vor dem Schweißen vollständig entfernt werden. Bei Aluminium wird die Oxidschicht unmittelbar vor dem Schweißen mit einer Edelstahlbürste entfernt. Bei Edelstahl sind ausschließlich Edelstahlwerkzeuge zu verwenden, um Fremdrostbildung zu vermeiden.

Schweißkosten kalkulieren: Ein Praxisleitfaden

Die Schweißkosten setzen sich aus mehreren Komponenten zusammen, deren Gewichtung je nach Verfahren variiert:

Kostenart	Anteil manuell	Anteil Roboter
Lohnkosten	70–80 %	20–30 %
Zusatzwerkstoffe	5–10 %	10–15 %
Schutzgas	3–5 %	5–8 %
Energie	2–3 %	5–8 %
Maschine/Roboter	5–10 %	30–40 %
Nacharbeit	5–15 %	2–5 %

Die Lichtbogenbrenndauer – also die Zeit, in der tatsächlich geschweißt wird – liegt bei manuellen Verfahren typischerweise bei nur 25–35 % der Gesamtarbeitszeit. Den Rest nehmen Vorbereitung, Positionierung, Schlacke entfernen und Qualitätskontrolle ein. Schweißroboter erreichen Lichtbogenbrenndauern von 60–80 %.

Für eine detaillierte Schweißkostenkalkulation Ihres Projekts steht Ihnen das Team von Futronika gerne zur Verfügung. Wir optimieren die Verfahrenswahl und Nahtgestaltung gezielt auf Ihr Budget und Ihre Qualitätsanforderungen.

Fazit

Die Wahl des richtigen Schweißverfahrens ist eine technisch-wirtschaftliche Entscheidung, die Material, Qualitätsanforderung und Stückzahl gleichermaßen berücksichtigen muss. WIG-Schweißen liefert die beste Nahtqualität, MIG/MAG-Schweißen die höchste Produktivität, und E-Hand-Schweißen die größte Flexibilität. In der Serienfertigung führt an der Automatisierung durch Schweißroboter kein Weg vorbei. Als Ihr Partner für professionelle Schweißverfahren und Metallbearbeitung berät Futronika Sie gerne bei der Verfahrenswahl und setzt Ihr Projekt fachgerecht um – vom Einzelstück bis zur Serie.