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INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2022

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2022

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE TWISTERBAND IM DOPPELPACK PORTALMASCHINEN ERÖFFNEN EINE NEUE DIMENSION DES SCHWEISSENS Rührreibschweißen ist immer öfter erste Wahl, wenn eine Schweißnaht Werkstücke druck- und mediendicht verbinden und ein sicheres Crash-Verhalten aufweisen soll. Ein Entwickler und Hersteller von Friction-Stir-Welding-Maschinen (englisch für Rührreibschweißen, kurz: FSW) hat diese materialschonende Schweißtechnologie mit Hilfe einer speziellen Energieführung noch flexibler gemacht und damit neue Einsatzfelder erschlossen. Schweißen – das bedeutet gleißendes Licht, sprühende Funken, hohe Lautstärke, zischende Gase, erhebliche Emissionen und enorme Hitze – aber nicht beim Rührreibschweißen. Geräusch- und emissionsarm zieht der Schweißkopf der FSW-Portalmaschine eine perfekte und absolut saubere, mäanderförmige Schweißnaht auf dem Bauteil. Um die Schweißnaht nicht zu unterbrechen, muss sich der Schweißkopf ständig um die eigene Achse drehen. Ermöglicht wird diese enorme Flexibilität durch eine besondere Energiezuführung. Die eindrucksvolle Demonstration erfolgt bei dem Anlagenhersteller Grenzebach am Hauptfirmensitz in Hamlar, rund 40 km nördlich von Augsburg. Das 1960 gegründete und heute global aufgestellte Familienunternehmen stellt hier maßgeschneiderte Automatisierungslösungen her. Weitere Fertigungsstandorte befinden sich in Rumänien, den USA und in China. Hinzu kommen weltweite Service-Niederlassungen. Grenzebach ist im Anlagenbau für die Glas- und Baustoffindustrie zuhause, bietet zudem Lösungen in Intralogistik, Verfahrenstechnik und der additiven Fertigung. Darüber hinaus erschließt sich das Unternehmen mit seinen 1 500 Mitarbeitern laufend neue Anwendungsgebiete – wie seit einigen Jahren durch das Rührreibschweißen. „In den letzten beiden Jahren hat die Nachfrage nach FSW- Anlagen spürbar zugenommen. Das Rührreibschweißen entwickelt sich zu einem unserer dynamischsten Geschäftsfelder“, erklärt Sahin Sünger, Vertriebsleiter und Produktmanager für FSW bei Grenzebach. Der bayerische Automatisierungsspezialist profitiert vor allem von der stark wachsenden Elektromobilität in der Automobilindustrie. „Dabei kommen in großem Umfang Aluminiumwerkstoffe zum Einsatz. Und die sind prädestiniert für das FSW-Verfahren“, sagt Sünger. Doch auch in anderen Branchen wächst die Nachfrage nach der materialschonenden Schweißtechnologie, etwa in den Bereichen Leistungselektronik, Batteriefertigung, Schienenfahrzeugbau, Luft- und Raumfahrt oder Consumer Electronics. EIGENSCHAFTEN UND VERFAHREN DES RÜHRREIBSCHWEISSENS Der Vorteil des Rührreibschweißens besteht darin, dass die Metalle plastifiziert und gerührt, aber nicht geschmolzen werden. „Das schafft eine Schweißgüte, die mit anderen Verfahren nicht möglich ist”, erklärt Sünger. Denn mit dem FSW-Verfahren lassen sich mediendichte Verbindungen realisieren, etwa beim Schweißen von Wärmetauschern und Kühlern. Da das Material im plastischen Bereich verschweißt wird, findet auch keine Gefügeveränderung wie beim thermischen Schweißen statt. Damit eignet sich FSW ideal für die Fertigung von Batteriewannen für E-Fahrzeuge. Denn neben der geforderten Mediendichtheit müssen diese auch Crashtests bestehen. „Da sind thermische Schweißnähte oftmals der Schwachpunkt”, weiß Sünger. Das Verfahren selbst ist einfach erklärt: Ein verschleißbeständiges, rotierendes Werkzeug taucht in das zu fügende Material 32 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2022/01 www.industrielle-automation.net

02 01 01 Michael Offner (rechts) zeigt auf die zwei Twisterbänder HD, die die hohe Flexibilität des Schweißkopfes ermöglichen, den Alexander Feineis (links) konstruiert hat 02+03 Die FSW-Anlagen werden nach Anwenderanforderungen konstruiert und in Ausführungen mit ein oder zwei Schweißköpfen gebaut 03 ein. Dabei entsteht Reibungswärme, die das Metall formbar macht. Die beiden Werkstücke werden durch die Vorwärtsbewegung des Werkzeugs entlang der Nahtstelle verrührt und verdichtet, so dass eine feste Verbindung entsteht. So einfach das Verfahren, so komplex die Anlage. Da das Werkzeug bei jeder Naht in das Material ein- und austauchen muss, soll der Schweißprozess mit möglichst wenig Unterbrechung stattfinden. Das erfordert bei einigen Bauteilen eine hohe Beweglichkeit des Schweißkopfes, etwa wenn die FSW-Anlage mäanderförmige Dichtschweißungen auf einem Bauteil von der Größe eines DIN-A4-Blattes aufbringt. Dann muss sich der Schweißkopf innerhalb 60 Sekunden mehrmals um mindestens 360 ° vor- und zurückdrehen, und das bei sehr kleinem Bauraum – eine Herausforderung für die Energieführung. ENERGIEFÜHRUNG ALS PROBLEMLÖSER „Die Lösung brachte die Kooperation mit Igus: die direkte Kopplung von zwei Twisterbändern HD mit zwei R4 Energieketten und Chainflex-Leitungen, integriert in unsere Energiezuführungseinheit“, erinnert sich Alexander Feineis, Entwicklungsingenieur bei Grenzebach. Die bis zu neun Chainflex-Leitungen zur Energieversorgung sowie die weiteren Medienleitungen, wie Kühlung, Sensorik, Servo- und Geberleitungen, die alle diese Drehbewegungen mitmachen müssen, werden bei seiner Konstruktion durch Energiekettenrohre der Serie R4.28 und die Twisterbänder HD vom Typ TBHD.30 geführt. WinMOD ® Mewes & Partner GmbH sales@winmod.com www.winmod.com Für die Virtuelle Inbetriebnahme und mehr in der Produktions- und Prozesstechnik 2022_02_10 - Anzeige 185x30mm.indd 1 10.02.2022 11:34:31 www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 2022/01 33