Google+ Facebook Twitter XING LinkedIn GoogleCurrents YouTube

Lasertechnik

In der Produktion von Einspritzdüsen schweißen und markieren Festkörperlaser

02.05.2007 | Autor / Redakteur: Sonja Müller / Rüdiger Kroh

Die Produktion von Einspritzventilen erfordert höchste Präzision unter Reinraumbedingungen. Bild: Siemens VDO

Mercedes, Opel, Renault – die Liste namhafter Automobilhersteller lässt sich beliebig fortsetzen. Alle haben eines gemeinsam: die mit Lasertechnik gefertigten Einspritzdüsen von Siemens VDO finden Einsatz in ihren Motoren.

In den Produktionshallen herrscht eine beeindruckende Atmosphäre: Es zischt und stampft rhythmisch und laut; Fertigungsstraßen, Prüffelder und Lagerplätze nehmen nahezu jeden freien Quadratmeter in Anspruch. Dazwischen Mitarbeiter in Kittel und Haube, die unter Reinraumbedingungen in der fast vollständig automatisierten Fertigung ihrer Arbeit nachgehen.

Siemens VDO fertigt Einspritzdüsen in Italien

Der Elektronik- und Mechatronikspezialist Siemens VDO fertigt im italienischen Pisa pro Jahr rund 27 Mio. Einspritzdüsen für die Automobilindustrie. Dabei reicht die Produktpalette von klassischen Injektoren zur Saugrohreinspritzung bis hin zu den innovativen Direkteinspritzventilen für Benzinmotoren.

Gegründet wurde der Standort im Jahr 1987 in San Piero bei Pisa zunächst als Denkfabrik für Entwicklung und Produktionsplanung, doch schon bald begann der Ausbau der Labors zu einem Fertigungsstandort vor allem für den europäischen Markt.

An den inzwischen zwei Standorten San Piero und Fauglia arbeiten rund 900 Mitarbeiter, verteilt auf die Bereiche High Pressure (Direkteinspritzung) und Low Pressure (Saugrohreinspritzung). Bei den aktuellen Injektoren für die Saugrohreinspritzung hat man mit einer jährlichen Produktionsmenge von 16 Mio. Stück einen Marktanteil von 40 bis 45% und ist somit Marktführer.

Einspritzsysteme sind sicherheitsrelevant

Als kraftstoffführende Bauteile sind Einspritzsysteme in Fahrzeugen sicherheitsrelevant und unterliegen somit besonderen Anforderungen. Umfassende Qualitätskontrollen sowie eine sehr hohe Güte der Fertigung sind unumgänglich, wobei man bei Siemens VDO schon seit vielen Jahren auf Lasertechnik setzt.

Etwa 50 Festkörperlaser schweißen und markieren in Pisa in allen Produktionslinien nahezu rund um die Uhr. Dabei ist vom lampen- über den diodengepumpten Stablaser bis hin zum Scheibenlaser ein großer Teil der verschiedenen Festkörpertypen präsent.

Lasertechnik erlaubt geringe Toleranzen

Das Laserschweißen bietet im Vergleich zu den klassischen Verfahren einige entscheidende Vorteile bei der µm-genauen Bearbeitung. Die Einspritzventile sind feinmechanische, präzise Bauteile, bei denen es gilt, sehr geringe Toleranzen einzuhalten. Es ist außerordentlich wichtig, die Schweißprozesse so genau wie möglich kontrollieren zu können. Besonders die Festkörpertechnik ermöglicht diese genaue Kontrolle der Laserleistungen.

Die stets weiterentwickelten Saugrohreinspritzventile der Deka-Serie bieten aufgrund des sehr guten Kosten-Nutzen-Verhältnisses noch immer ein großes Potenzial. So ist die Deka-Familie inzwischen in der siebten Generation angekommen. Die Zahl der Einzelkomponenten wurde deutlich reduziert und die Konstruktion soweit verändert, dass der Injektor nun ohne jede alterungs- und verschleißanfällige Dichtung im Inneren auskommt.

Schweißnähte aus Laserquellen im Sekundentakt

In beiden Deka-VII-Produktionslinien sind an den 18 Schweißstationen 16 Laserstrahlquellen von Rofin-Sinar integriert, wo sie im Sekundentakt das feinmechanische Puzzle zusammenfügen. Schritt für Schritt werden mit insgesamt neun Punkt-, Kehl-, Überlapp- oder Stoßschweißnähten die Einzelteile miteinander verbunden.

In einem letzten Arbeitsschritt versehen die Laser an den zwei Markierstationen die Injektoren mit einem Data-Matrix-Code, bevor sie auf einem automatisierten Prüfstand getestet und an die Motorenwerke europäischer Automobilhersteller ausgeliefert werden.

Um der hohen Nachfrage gerecht zu werden, läuft etwa alle 3 s ein neues Ventil vom Band. An sechs Tagen die Woche wird rund um die Uhr mit 60 000 Einheiten pro Tag der Bedarf von rund 15 000 Vierzylindermotoren gedeckt. Die acht Bearbeitungsstationen der Anlage sind U-förmig aufgebaut und auf eine 3-s-Taktung eingestellt: 3 s zum Zuführen, Fixieren und Bearbeiten des Bauteils. Das Finden der richtigen Parameter, des richtigen Schutzgases oder der richtigen Leistung erfordert viel Detailkenntnis im Umgang mit den verschiedenen Laseranwendungen.

Lichtleitfasern schlängeln sich durch dei Hallen

Die Laser sind in unmittelbarer Nähe zur Produktionslinie in einem separaten Raum platziert. Dort ist von der Akkordarbeit nebenan nichts zu spüren. Nur ein leises, gleichmäßiges Brummen verrät, dass die Laser in Betrieb sind. Von dort aus wird das Laserlicht über Lichtleitfasern zu den verschiedenen Bearbeitungsstationen geführt. In Summe schlängeln sich fast 3 km Lichtleitfasern durch die Produktionshallen und bringen das Laserlicht flexibel und sicher zum Einsatzort.

Mehrere Strahlausgänge pro Laser ermöglichen das Bearbeiten an verschiedenen Stationen, so dass bei rund 50 Lasern im gesamten Werk mehr als doppelt so viele Bearbeitungsstationen bedient werden können. Die gute Zusammenarbeit zwischen Siemens und dem Hamburger Laserspezialisten über die Jahre hinweg war sicher ein Grund dafür, dass man auch bei den neuen Produktionsanlagen der Piezo- und der XL-2-Injektoren für die Benzindirekteinspritzung auf Rofin setzt.

Auch in diesen Produktionslinien ist hohe Präzision bei minimalen Toleranzen gefragt, die mit Scheibenlasertechnik realisiert werden soll. Die sehr gute Strahlqualität der Scheibenlaser von 7 mm × mrad übertrifft die der Stablaser (12 oder 25 mm × mrad) und ermöglicht somit noch feinere Schweißnähte.

Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Sonja Müller ist zuständig für PR und Marketing bei der Rofin-Sinar Laser GmbH, 22113 Hamburg

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 206666 / Trenntechnik)