Schweißen Das Weldfast-Verfahren fügt Anbauhalter ohne Flansch an die Karosserie

Um eine Weiterentwicklung des Bolzenschweißens handelt es sich beim Weldfast-Verfahren. Damit können Anbauhalter für Kabel und Leitungen im Pkw ohne Befestigungsflansch und in einem Arbeitsschritt positioniert und per Lichtbogen an die Karosserie geschweißt werden.

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Ob Mittelkonsole, Armaturenbrett, Brems- oder ABS-Sensorleitungen – diese und zahlreiche weitere Komponenten werden im Automobilbau oft mit Anbauhaltern an der Karosserie befestigt. Meist kommen dabei so genannte L-Halter zum Einsatz.

Am kurzen Abschnitt befindet sich die eigentliche Halterung, der lange Abschnitt dient als Befestigungsflansch des Halters mit der Karosserie. Die Verbindung erfolgt durch Schweißpunkte (Bild 1 – siehe Bildergalerie).

Die Tucker GmbH aus Gießen geht einen anderen Weg. Ihr so genanntes Weldfast-Verfahren verzichtet auf einen Befestigungsflansch, der Halter wird mittels gezogenen Lichtbogens direkt verschweißt.

Die Vorteile liegen in der deutlichen Gewichtseinsparung, den höheren Festigkeiten und der schlankeren Produktion.

Bislang dominierten Punktschweißverbindungen

Mehrere 100 Millionen Anbauhalter verbaut die Autoindustrie Jahr für Jahr. Konventionelle L-Halter werden dabei mit mehreren Punktschweißverbindungen an der Karosserie befestigt.

Auffällig ist, dass rund 75% des Materials für die Befestigung des Halters an der Karosserie notwendig sind und nur 25% die Aufgabe erfüllen, ein Kabel, eine Leitung oder ein Anbauteil zu fixieren.

Diese Methode stellt zudem besondere Anforderungen an den Produktionsprozess selbst: So ist der zweiseitige Zugang zum Bauteil obligatorisch, weil die Punktschweißverbindung von Halter und Karosserie mit Schweißzangen hergestellt wird. Mit dem Baufortschritt der Karosserie ist der zweiseitige Zugang jedoch kaum mehr möglich.

Die Halterbefestigung muss deshalb aus der Fertigungslinie herausgenommen und in personalintensiven manuellen Unterbaugruppen erledigt werden. Dort sind zudem zahlreiche Arbeitsschritte notwendig, weil das Positionieren des Halters und das anschließende Schweißen getrennt voneinander ablaufen.

Positionieren und Schweißen in einem Arbeitsschritt

Mit seinem Weldfast-Verfahren bietet Tucker der Automobilindustrie eine Alternative. Die Anbauhalter kommen ohne Befestigungsflansch aus und werden in einem Arbeitsschritt positioniert und per Lichtbogen auf die Karosserie geschweißt (Bild 2).

Die Montage kann deshalb automatisch im Fertigungsprozess erfolgen. Zudem bietet der Weldfast-Halter bei geringerem Gewicht eine höhere Festigkeit. Möglich wird dies durch einige entscheidende Charakteristika des Verfahrens.

Weldfast-Verfahren ist Weiterentwicklung des Bolzenschweißens

Weldfast ist eine Weiterentwicklung des bekannten Bolzenschweißens. Der Ablauf ist entsprechend: Der Schweißkopf nimmt den Halter auf, positioniert ihn genau auf dem Bauteil (Karosse) und verschweißt ihn schließlich mit einem gezogenen Lichtbogen in nur einem Arbeitsgang. Dies ist an einem Handarbeitsplatz, stationär oder robotergeführt möglich (Bilder 3 und 4).

Zusätzliche Spanner und Schweißwerkzeuge sind überflüssig. Dabei kann der Halter eine fast beliebige Form haben, solange die zu verschweißende Länge auf maximal 30 mm begrenzt ist (Bild 5).

Neues Schweißverfahren bietet stabilere Verbindungen

Auch die mit Weldfast erstellten Schweißverbindungen und die punktgeschweißten Halter unterscheiden sich deutlich. Bei traditionellen L-Haltern werden diese nur mit einigen Schweißpunkten an der Karosserie befestigt. Beim Weldfast-Verfahren ist der gesamte Schweißflansch von Schmelze umgeben.

Dies hat Auswirkungen auf die Qualität der Verbindung. Wirken beispielsweise Zugkräfte auf den Halter, so ist der mit Weldfast geschweißte Halter höher belastbar, weil die verschweißte Fläche größer ist, keine Schälkräfte auf die Verbindung wirken können und entstehende Kräfte direkt vom Grundblech aufgenommen werden.

Schweißverfahren für geringeren Materialeinsatz und besseren Korrosionsschutz

Wird der Halter auf Biegung belastet, so liegt beim traditionellen Verfahren die Schwachstelle im Halter selbst, weil die Kraft im Winkel aufgenommen wird. Das Haltermaterial muss deshalb so dick gewählt werden, dass der Winkel vom Biegemoment nicht überlastet wird. Die Folge sind ein hoher Materialeinsatz, mehr Gewicht und höhere Kosten.

Beim Weldfast-Halter wird das Biegemoment direkt vom Grundblech aufgenommen. Positiver Nebeneffekt: ein besserer Korrosionsschutz.

Der Flansch des L-Halters bildet nach dem Punktschweißen mit dem Grundblech einen Faraday‘schen Käfig. Die kathodische Tauchlackierung kann nicht zwischen Halter und Blech eindringen, der Korrosionsschutz ist an dieser Stelle minimiert. Weldfast-Halter werden hingegen vollflächig verschweißt, bei der kathodischen Tauchlackierung wird die gesamte Oberfläche benetzt.

Breite Einsatzmöglichkeiten für Halter im Weldfast-Schweißverfahren

Insgesamt werden derzeit rund 50 verschiedene Weldfast-Halter in europäischen Fahrzeugen verarbeitet. Das entspricht einer Gesamtstückzahl von mehr als 20 Millionen im Jahr. Die Gründe sind von Hersteller zu Hersteller verschieden, zeigen aber die breitgefächerten Einsatzmöglichkeiten.

Bei einem Volumenmodell auf dem europäischen Markt erfüllen beispielsweise insgesamt elf Weldfast-Halter je Fahrzeug vier verschiedene Befestigungsaufgaben. Die Halter werden im Produktionsprozess automatisch positioniert und geschweißt. Das Unternehmen minimiert dadurch Zusammenbautoleranzen, die in einer manuellen Unterbaugruppe nie ganz auszuschließen sind.

Dies kommt der Qualität der Fahrzeuge zugute. So wird das Armaturenbrett dank Weldfast passgenau zentriert, spätere Knarzgeräusche aufgrund minimaler Abweichungen sind ausgeschlossen. Insgesamt spart das Unternehmen so bis zu 75% Gewicht je Halter – bei der Befestigung des Armaturenbrettes, aber auch bei der Befestigung von Motorsteckern und der Verstärkung der A-Säule.

Weldfast-Halter in nur einer Schweißstation für zwei Modelle

Ein weiterer Hersteller nutzt zwei unterschiedliche Weldfast-Halter, die in nur einer Schweißstation bei zwei Schwestermodellen sechs und acht Mal verbaut werden. Dadurch wird die Komplexität im Rohbau reduziert.

Konventionelle Halter können, bedingt durch die Flanschform, häufig nur positionsbezogen eingesetzt werden. Dies bedeutet, dass beispielsweise für die Bremsleitungsbefestigung je Fahrzeug vier verschieden geformte Halter notwendig sind. Da zudem verschiedene Fahrzeugvarianten mit individuellen Sonderausstattungen gefertigt werden, entstehen in der Summe nicht unerhebliche Handling- und Logistikkosten.

Im Fall von Weldfast erkennt die Schweißstation das Fahrzeugmodell und bringt die richtige Anzahl und den richtigen Haltertyp an die vorgesehene Position. Außerdem reduziert das Unternehmen die Teilevielfalt, da es links und rechts gleiche Halter verbauen kann.

Schweißstation bringt selbst den richtigen Haltertyp an

Beide Modelle können so auf derselben Fertigungslinie gebaut werden. Dies wäre mit konventionellen L-Haltern nicht denkbar.

Ein Premiumhersteller hat für sich die Vorteile des Weldfast-Systems bereits 1999 erkannt. Das Unternehmen befestigte mit dieser Lösung erstmals bei einem Sportcoupé die Bremsleitungshalter und baute den Einsatz in der Folge konsequent auf alle anderen Baureihen aus.

Mit Erfindung des Antiblockiersystems kommt Weldfast modellübergreifend bei der Befestigung der notwendigen Sensorleitungen zur Anwendung. Auch hier gilt: Links und rechts können baugleiche Halter verwendet werden, so dass die Teilevielfalt sinkt. Zudem werden die Halter am Band geschweißt, eine Unterbaugruppe ist nicht notwendig.

Schäumlinge vor dem Aushärten befestigen

Durch die variable Einsatzmöglichkeit ist dieses System für nahezu alle Aufgaben geeignet, die den Einsatz eines Anbauhalters notwendig machen. Als neues Einsatzgebiet arbeitet Tucker aktuell an der Befestigung von so genannten Schäumlingen mithilfe des Weldfast-Systems.

Schäumlinge sind leichte Kunststoffmaterialien, die unter Hitze aufquellen und aushärten. Sie sind auf dünnen, leichten Metallplatten fixiert und dienen beispielsweise der Stabilisierung von A-, B- und C-Säule, Schwellern und anderen Hohlräumen.

Mit Weldfast können diese Elemente automatisch und flexibel an ihrer Position befestigt werden, bis die Karosserie in den Lackofen fährt. Dort führt die Hitze zum Aufquellen und Aushärten des Materials.

Roland Kurz ist Produktmanager Weldfast bei der Tucker GmbH, 35394 Gießen.

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