Hybrid auf der Piste

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Seiwald Blechform ist Lohnfertiger und bietet Laserhybridschweißen an. Der stellvertretende Geschäftsführer Dieter Achleitner erklärt, warum sich der Schritt gelohnt hat.

Der Hybridprozess kommt aus dem Schiffsbau. Wir sind hier am Fuß der Alpen. Was schweißen Sie?

Werften zählen tatsächlich nicht zu unseren Kunden. Wir arbeiten sehr viel für den Fahrzeugbau. Aber es gibt auch eine durch und durch alpine Applikation: Schneekanonen.

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Die Unternehmen

Das familiengeführte Unternehmen aus Tirol ist Spezialist für Metallbearbeitung per Laserschneiden, Laserschweißen und Wasserstrahlschneiden. Mit seinen Produkten beliefert es Kunden aus der Baubranche, Industrie und Sonderfahrzeugbau.

Das Unternehmen mit Sitz in Österreich beschäftigt mehr als 3.200 Mitarbeiter. Es ist spezialisiert auf Technologien und Lösungen zur Kontrolle und Steuerung von Energie mit Schwerpunkt Batterieladesysteme, Schweißtechnik und Solarelektronik.

Die Schweißtechnik

Laser-Hybridschweißen verbindet Laser­ und Lichtbogen­schweißen. Prinzipiell addieren sich dabei die Stärken beider Verfah­ren und gleichen die Schwächen des jeweils anderen aus.

Der Lichtbogen wirkt an der Oberfläche und sorgt für eine breitere Naht und damit für die Spaltüberbrückung. Er transportiert außerdem Zusatzwerkstoffe in die Schmelze. Mit diesen lassen sich die metallurgischen Eigenschaften und die Flankenhaftung der Naht gezielt beinflussen.
Der Laser sorgt für die Schweißtiefe und hohes Prozesstempo, senkt den Wärmeeintrag und reduziert damit den thermischen Verzug gegenüber dem reinen Lichtbogenschweißen.

Fronius hat Seiwald die Schweißtechnik fürs Laserhybridschweißen geliefert.

Die Basis

TruLaser-Robot-5020 Die TruLaser Robot 5020 ist ein hochintegriertes System. Mit ihr steht ein Baustein im TRUMPF LaserNetwork zur Bearbeitung komplexer Nahtgeometrien zur Verfügung. Sie besteht aus marktüblichen, standardisierten Komponenten.

Die Strahlquelle

Der Scheibenlaser TruDisk verbindet die Vorteile eines Festkörperlasers mit denen eines Diodenlasers. Der Diodenlaser als Pumpquelle liefert die Anregungsenergie und sorgt für einen hohen Wirkungsgrad. Die Scheibe als Festkörperlaser sorgt für die hohe Strahlqualität.

Schneekanonen?

Die Mündung ist eigentlich ein Ring aus Aluminium mit Wasserdüsen. Kanäle im Inneren des Rings versorgen diese mit Wasser. Der Hersteller dreht die Kanäle als offene Nuten aus dem massiven Bauteil und wir schweißen diese von oben zu. Dabei ziehen wir Nähte, die heftige Wechselbelastungen und Prüfdrücke bis 120 bar aushalten müssen.

Wurde diese Konstruktion für das Hybridschweißen entwickelt?

Muendungsringe-der-Schneekanone-aus-Aluminium

Mündungsringe aus Aluminium für Schneekanonen.

Nein, es ist ein sehr schönes Beispiel für das, was Hybridschweißen für uns interessant macht. Eigentlich müssten die Nähte sich wunderbar automatisiert schweißen lassen. Ihre Toleranzen, der Werkstoff Aluminium und die Einschweißtiefe machen normales Laserschweißen aber unmöglich. Also wurden die Teile konventionell geschweißt. Unser Laserhybridschweißroboter kommt jedoch mit Werkstoff, Toleranzen und Einschweißtiefe hervorragend zurecht und schafft die sechs umlaufenden Nähte in einem Bruchteil der Zeit.

Außerhalb des Schiffsbaus wird Laserhybridschweißen vor allem mit hoher Produktivität und den Großserien im Automobilbau in Verbindung gebracht. Auf die Schneekanone passt das eher nicht.

Das stimmt, wir haben diese riesigen Serien von zwei-, dreihunderttausend Stück nicht. Aber es geht auch nicht darum, sie zu bekommen. Das hieße, unser Geschäft grundlegend zu verändern. Wir würden wenige große Aufträge für wenige große Kunden abarbeiten. Wir wollen aber unseren vielen großen und kleineren Kunden bei kleinen und mittleren Serien Vorteile mit einer neue Technologie verschaffen.

Dieter-Achleitner-vor-der-von-Fronius-und-TRUMPF-entworfenen-Laserhybridschweiss-Anlage-mit-TruLaser-Robot-und-TruDisk

Der stellvertretende Geschäftsführer Dieter Achleitner am vorderen Ende der gemeinsam mit Fronius und TRUMPF entworfenen Anlage. 7000 Millimeter Verfahrweg hinter ihm steht die Strahlquelle, ein TruDisk 4002.

Wie haben sich diese Ansprüche des Lohnfertigers auf die Konfiguration der Anlage ausgewirkt?

Als wir angefangen haben, die Anlage gemeinsam mit Fronius zu planen, war die Hauptbedingung hohe Flexibilität. Deshalb beherrscht sie drei verschiedene Prozesse: Laserhybridschweißen, den puren Laserprozess und das sogenannte CMT-Schweißen. Das ist ein sehr ruhiger und kontrollierbarer Lichtbogenschweißprozess, den Fronius entwickelt hat. Die Anlage basiert auf einer TruLaser Robot 5020 von TRUMPF mit einem Festkörperlaser vom Typ TruDisk 4002 mit vier Kilowatt Leistung. Um sehr lange Bauteile wie Kranausleger oder Lkw-Aufleger schweißen zu können, hat die Anlage eine Längsachse von sieben Metern. Für „handlichere“ Bauteile gibt es einen Drehkipptisch, damit wir auch schwer zugängliche Punkte erreichen. Und für große Serien haben wir einen Wechseltisch eingebaut.

Drehwechseltisch-gewaehrt-Einblick-in-die-Bearbeitungszelle-mit-TruLaser-Robot

Der Drehwechseltisch gewährt Einblick in die Bearbeitungszelle. Sehen Sie in der Galerie, wie es dahinter aussieht.

Was sind für Sie große Serien?

Einige Tausend Teile pro Fertigungslos haben wir schon immer wieder. Hier spielt die Maschine ihre Produktivität voll aus. Aber wir bekommen zunehmend Anfragen für Nähte, bei denen Belastbarkeit und Qualität der Schweißung eine entscheidende Rolle spielen. Da handelt es sich oft nur um wenige oder sogar einzelne Werkstücke. Der Mehrwert für unsere Kunden ist, dass sie eine Qualitäts-kontrolle und detaillierte Dokumentation der Schweißung haben.

Pures Laserschweißen bietet diese Vorteile ja auch schon. Warum sind Sie den Schritt weiter zum Laserhybridschweißen gegangen?

Die Option, mit einem reinen Laserverfahren zu arbeiten, bietet unsere Anlage immer. Aber das Laserverfahren alleine ist für uns zu speziell.

Speziell? Es ist doch eher ein breit einsetzbares Verfahren und gerade deshalb bei Lohnfertigern beliebt.

Das ist wieder eine Frage der Perspektive. Das Laserschweißen bietet natürlich sehr viele Möglichkeiten innerhalb eines bestimmten Feldes. Aber bei uns liegen sehr oft Bauteile mit großen Blechdicken und Einschweißtiefen auf dem Tisch. Außerdem haben wir immer häufiger höchstfeste Stähle als Werkstoff, die dem puren Laserverfahren oft Schwierigkeiten machen.

Woran liegt das?

Ein Grund ist, dass die Toleranzen nach dem Härten oft für den puren Laserprozess nicht reichen. Nacharbeiten kommt aber nicht infrage. Der Hybridprozess dagegen verzeiht dies. Außerdem geht es um Wärmeeinbringung: Ein purer Laserprozess hat extrem kurze Abkühlzeiten, die zu Aushärtungen führen können. Der pure Lichtbogenprozess bringt zu viel Wärme ein und weicht den Werkstoff auf. Der Hybridprozess dagegen bietet uns die Möglichkeit, über die Parameter von Laser und MIG-/MAG-Brenner die Wärmeeinbringung genau zu dosieren und mit minimaler Gefügeveränderung zu schweißen. Und mit dem Zusatzwerkstoff im Schweißdraht können wir die Eigenschaften der Naht — etwa ihre Zähigkeit — weiter gestalten.

Mit Ihrer Anlage sind Sie praktisch konkurrenzlos. Merken Sie das?

Es stimmt, es gibt praktisch keinen anderen Lohnfertiger, der Hybridschweißen anbietet. Aber noch gibt es auch nur wenige Unternehmen, die diese Leistung gezielt suchen.

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Erfahren Sie mehr über robotergeführtes Laserhybridschweißen in diesem Produktfilm von Fronius.

Überspitzt heißt das, Sie bekommen viele Aufträge nicht wegen, sondern trotz der Laserhybridschweißanlage?

Das ist sehr überspitzt … Es ist einfach so, dass die meisten Bauteile, die in unserem Markt nach draußen vergeben werden, mit konventionellen Verfahren gut funktionieren. Wenn wir einem Kunden dann anbieten, sein Teil auf der Laserhybridschweißanlage zu fertigen, gibt es oft Erklärungsbedarf. Auf dem Papier kostet ihn das Verfahren bei mittleren und kleinen Serien oft mehr, weil wir unter anderem genauere Spannvorrichtungen brauchen.

Was überzeugt Ihre Kunden denn?

Die einen begrüßen es, dass sie weiter für konventionelle Verfahren konstruieren können, ihre Werkstücke aber viel schneller und in besserer Qualität zurückbekommen. Die anderen entdecken, dass sich auch konstruktive Vorteile ergeben können, wenn sie sich auf das Laserhybridschweißen einlassen. Und alle schätzen die reproduzierbare Qualität der Nähte und die verlässliche Dokumentation der Prozesse — also sämtliche Vorteile, die dieser hohe Automatisierungsgrad bietet.

Ansprechpartner:
Seiwald Blechform
Dieter Achleitner
Telefon +43 664 5430856
E-Mail: d.achleitner@seiwald-blechform.at

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