3-D-Schneiden in Highspeed

© Foto: Andreas Schwiederski

Die Automobilindustrie hat die Entwicklung des Lasers als Schneidwerkzeug stark beschleunigt. Inzwischen bearbeitet er 3-D-Bauteile so schnell, dass der Mensch an der Maschine kaum noch hinterherkommt. Die Hujer Lasertechnik GmbH hält jedoch mit.

Als Erhard Hujer im Jahr 1994 die Hujer Lasertechnik GmbH gründete, war die 3-D-Laserbearbeitung noch eine Nische. Das Geld verdiente man damals mit der 2-D-Bearbeitung. Trotzdem setze der Unternehmer sehr früh auf die dritte Dimension. Dort sah er das riesige Potenzial des Lasers, vor allem in der Automobilindustrie. Es hat zwar ein paar Jahre gedauert, aber er sollte Recht behalten.

Boomzeit für den Laser

Die neue TruLaser Cell 8030 mit dem Drei-Stationen-Tisch und die Teilautomatisierungslösung nehmen nur wenig Platz in der Produktion ein. (Foto: Andreas Schwiederski)

Die neue TruLaser Cell 8030 mit dem Drei-Stationen-Tisch und die Teilautomatisierungslösung nehmen nur wenig Platz in der Produktion ein. (Foto: Andreas Schwiederski)

Mit dem Jahr 2005 begann der Boom: Volkswagen setzte zum ersten Mal im großen Maßstab warmumgeformte Bauteile für die Karosserie im VW-Passat ein und der Einsatz von pressgehärteten Stählen trat seinen Siegeszug an. Inzwischen rollen immer mehr Bauteile wie A- und B-Säulen, Schweller, Dachrahmen oder Mitteltunnel aus diesen Werkstoffen über die Straßen der Welt. Mit dem Vormarsch dieser Technologie ist auch das Geschäft mit dem 3-D-Laserschneiden rasant gewachsen und mit ihm als Vorreiter auch die Firma Hujer Lasertechnik GmbH.

Das bestätigt auch Peter Ducat, Vertriebsleitung Projektmanagement: „Seitdem die Automobilindustrie Hotforming-Teile einsetzt, boomt der Laser“. Denn nach dem Formen sind diese Bauteile so hart, dass kein anderes Werkzeug als der Laser die Bauteile wirtschaftlich bearbeiten kann. Inzwischen bearbeitet das Unternehmen 2-D- und 3-D-Bauteile für die Automobilindustrie, aber auch für Haushaltsgeräte, Landmaschinen, Türen und Fenster. Rund 200 Mitarbeiter beschäftigt der Laserspezialist dafür an den vier Standorten Harsewinkel, Lohfelden, Drolshagen und seit Anfang des Jahres auch in Iserlohn.

Gigantische Losgrößen

Hujer Lasertechnik GmbH

Die Hujer Lasertechnik GmbH ist schon seit über 20 Jahren im Lasergeschäft. Das Unternehmen bearbeitet mit rund 200 Mitarbeitern an den vier Standorten Harsewinkel, Lohfelden, Drolshagen und Iserlohn 2-D- und 3-D-Bauteile für die Automobilindustrie aber auch für Haushaltsgeräte, Landmaschinen, Türen und Fenster.

„80 Prozent unseres Geschäfts machen wir aber mit den Automobilherstellern“, erläutert Ducat. Und die verlangen enorme Stückzahlen – natürlich günstig, schnell und qualitativ hochwertig. „Pro Bauteil und Jahr liegen die Losgrößen zwischen 300.000 und 400.000“, verdeutlicht Ducat die Dimensionen. Eine Möglichkeit diesen Stückzahlen gerecht zu werden, ist der Einsatz von immer schnelleren Lasermaschinen. Inzwischen sind diese allerdings so schnell, dass die Bediener Schwierigkeiten haben, hinter der Produktion herzukommen.

„Bei den immer kürzer werdenden Taktzeiten reicht ein Mitarbeiter einfach nicht mehr aus, die Maschine zu be- und entladen und dabei noch Qualitätssicherungsaufgaben zu übernehmen“, schildert Ducat. Die Hujer Lasertechnik GmbH brauchte also eine Lösung, wenn sie den Ausstoß erhöhen wollte. Eine Automatisierung lag nahe, doch auch Roboter haben ihre Grenzen.

Das Laserpotenzial ist meiner Meinung nach noch nicht voll ausgeschöpft.

Peter Ducat, Vertriebsleitung Projektmanagement bei Hujer Lasertechnik GmbH

Erst der Mensch, dann der Roboter

Die Hujer Lasertechnik ging daher einen neuen Weg. Wie dieser aussieht, lässt sich inzwischen im Werk Lohfelden besichtigen. Dort steht Werkleiter Ralph Frey neben der neuen Generation der TruLaser Cell 8030 und beobachtet die Arbeitsprozesse: Ein Mitarbeiter trennt eine B-Säule von einer anderen und nimmt sie vom Stapel. „Die Bauteile werden teilweise noch warm gestapelt, wenn sie dann abkühlen ziehen sie sich zusammen und verkanten“, erklärt Frey diesen Vorgang. Dieser erste Arbeitsschritt lässt sich deshalb nur sehr aufwendig automatisieren. Ein Roboter kann das Bauteil nicht lösen. Oft kommen die Komponenten sogar als Schüttgut an. Mit dieser Situation ist ein Roboter überfordert, da er nicht genau weiß wie das einzelne Werkstück liegt.

 

 

Der Bediener hat die B-Säule inzwischen in die Maschine eingelegt. Seine Aufgabe ist es die Maschine zu beladen und zu überwachen. Den Rest übernehmen Maschine und Roboter. Während er das nächste Teil vorbereitet, und der Laser dieses Teil schneidet, setzt der Roboter auf der anderen Maschineseite das zuvor geschnittene Teil in ein Spezialklinkengestell ein.

Highspeed Schritt für Schritt

Möglich macht diese Arbeitsteilung die wichtigste Neuerung an der TruLaser Cell 8030: Der Rundschalttisch mit drei Stationen. Damit und mit dem hohen Bearbeitungstempo des Lasers schafft die zweite Generation der TruLaser Cell 8030 bei Hujer je nach dem aktuell zu schneidenden Bauteil 600 Teile pro Schicht. Je nach Anzahl der Konturen, der Beschnittlänge und der damit verbundenen Schneidzeit sind theoretisch sogar 1.350 Teile pro Schicht möglich.

Mit jeder neuen Fahrzeuggeneration die auf den Markt gelangt, steigt auch der Anteil an warmumgeformten Bauteilen.

Ralph Frey, Werkleiter bei Hujer Lasertechnik GmbH

Peter Ducat (l.), Vertriebsleitung Projektmanagement und der Werkleiter des Standorts Lohfelden Ralph Frey. (Foto: Andreas Schwiederski)

Peter Ducat (l.), Vertriebsleitung Projektmanagement und der Werkleiter des Standorts Lohfelden Ralph Frey. (Foto: Andreas Schwiederski)

Bei Hujer kommen pro Woche derzeit über 11.000 bearbeitete Stücke pro Maschine zusammen. „Mit dem Rundschalttisch lassen sich die Be- und Entladevorgänge trennen und eine Automatisierung wird möglich“, erläutert Frey. „Dadurch behalten wir die volle Flexibilität. Wir können ohne Probleme auch manuell Be- und Entladen – etwa bei einer Störung an der Automatisierung, oder wenn wir kurzfristig ein anderes Bauteil fahren müssen“. Dank der standardisierten Schnittstelle an der TruLaser Cell konnten die Laserexperten die Teilautomatisierungslösung schnell und problemlos integrieren.

Volle Power mit der halben Leistung

Üblicherweise wird für diese Maschine und Anwendung als Strahlquelle ein 3-Kilowatt-Laser eingesetzt, dessen Licht durch eine 0,1-Millimeter-Faser geleitet wird. Hujer Lasertechnik GmbH setzt jedoch den Scheibenlaser TruDisk 2000 mit nur 2 Kilowatt Leistung ein und leitet das Licht durch eine 0,05-Millimeter-Faser.

TruLaser Cell 8030

Die TruLaser Cell 8030 ist für das 3-D Schneiden warmumgeformter Bauteile konstruiert und entwickelt worden. Die neue Generation der Maschine ist mit einem Drei-Stationen-Rundschalttisch ausgestattet, wodurch sich der Be- und Entladevorgang trennen lässt. Damit können Anwender auch Teilautomatisierungslösungen realisieren.

TruDisk 2000

Als Strahlquelle ist ein TruDisk 2000 ausreichend. Dank der guten Strahlqualität des 2-Kilowatt-Scheibenlasers, kann das Licht durch eine 0,05-Milimeter-Faser geleitet werden. Dank des kleineren Brennflecks reicht die Energie des Lasers aus, um am Werkstück die gleichen Schnittgeschwindigkeiten zu erzielen wie ein 3-Kilowatt–Laser.

Das Ergebnis ist ein wesentlich kleinerer Brennfleck, in dem die Energie des Lasers konzentrierter und damit effizienter eingesetzt wird mit dem zusätzlichen Vorteil, dass der Prozess gegenüber Einflüssen sogar robuster ist: Der Laser erhitzt und schmilzt weniger Werkstoff und erreicht mit weniger Leistung am Werkstück die gleichen Schnittgeschwindigkeiten wie ein 3-Kilowatt-Laser.

„Wir nutzen so die doppelt so gute Strahlqualität des TruDisk 2000 gezielt, um eine enorme Stromeinsparung zu erreichen“, macht Frey deutlich. Für das neue Werk in Iserlohn hat Hujer Lasertechnik deshalb bereits zwei weitere Maschinen der neuen Generation in Betrieb genommen. „Mit jeder neuen Fahrzeuggeneration die auf den Markt gelangt, steigt auch der Anteil an warmumgeformten Bauteilen. Die Nachfrage nach einer kostengünstigen Bearbeitung mit dem Laser steigt also weiter“, macht Frey deutlich.

Auch Ducat ist überzeugt: „Die Automatisierung beim Laserschneiden von 3-D-Bauteilen wird weiter voranschreiten“, und ergänzt: „Das Laserpotenzial ist meiner Meinung nach noch nicht voll ausgeschöpft, gerade was die Materialen betrifft könnte die Automobilindustrie noch innovativer werden.“ Mit seiner Expertise in der 3-D-Laserbeabeitung ist die Hujer Lasertechnik GmbH bestens darauf vorbereitet.

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