Blechteilemontage Geschicktes Gestalten ersetzt das Schweißen

Trumpf bietet Blechteilekonstrukteuren diverse Workshops, in denen alternative und neue Lösungen mit Blech erarbeitet werden. Ein aktuelles Beispiel zeigt, wie sich durch die Gestaltung der Teile das Schweißen ersetzen lässt.

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In vielen Blechteilen gibt es Schweißnähte. Sie sind notwendig, um das Teil zu stabilisieren oder einzelne Komponenten zu fügen. Doch wenn das Blechteil im Endprodukt an eine stabile andere Komponente geschraubt ist, kann geschickte Blechgestaltung den Produktionsschritt Schweißen ersetzen. Das Gestaltungsprinzip ist einfach: Biegungen ersetzen die Schweißnähte. Dazu wird die Anschraubfläche des Blechteils in der Konstruktion geteilt – so als ob dort die Schweißnaht folgen sollte.

Anstatt einer Schweißnaht erreichen jedoch die ohnehin vorhandenen Schrauben auf dieser geteilten Fläche die Stabilität. In einem Kunden-Workshop zur Teilegestaltung setzten Konstrukteure von Trumpf dieses Prinzip erfolgreich an einem Bestandteil eines Hauben-Verschlusses in zwei Varianten um. Sie zeigen damit, wie vielseitig Blechlösungen aussehen können und welche Vorteile eine intelligente Blechgestaltung bringt.

Drei Schweißnähte sorgen für Stabilität

Das konkrete Teil ist ein Hauben-Anschlag, der das Schließen einer Maschinenhaube ermöglicht. Die Form erinnert an ein offenes Gondelgestell. Der untere Teil ist etwa 80 mm lang, 50 mm breit und an einer der kürzeren Seiten 50 mm hoch. Dort fügt sich am oberen Ende ein trapezförmiger Blechstreifen an.

Gewinde für die Verschraubungen sind am oberen Ende der Trapezform angebracht sowie auf der unteren Fläche der gondelähnlichen Form. Das Bauteil funktioniert sowohl aus Edelstahl als auch in lackiertem Baustahl. Auch unterschiedliche Konstruktionen sind möglich, ohne dass sie die Funktion des Teils beeinträchtigen.

Das Blechteil der ersten Variante entsteht in einem Stück auf einer 2D-Lasermaschine, beispielsweise einer Trulaser-Maschine von Trumpf. Anschließend wird es durch drei Biegungen in Form gebracht. In diesem Stadium ist das Bauteil jedoch verformbar. Und da es an bereits stabilen Flächen verschraubt wird, kann es auch über den Montageprozess nicht an Stabilität gewinnen. Drei Schweißnähte lösen dieses Problem. Zusätzlich sind drei Muttern mit Gewinde an das Blech geschweißt. Die Konstruktion funktioniert gut und erfüllt ihren Zweck.

Schweißnähte zu Biegefügungen umgestaltet

In diesem Fall kann der Konstrukteur die gleiche Funktionalität und Stabilität auch ohne den zusätzlichen Arbeitsschritt Schweißen erreichen. Dazu nutzt er eine der vielen Techniken, die Jörg Heusel, Leiter der Konstruktionsausbildung bei Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG, in seinen Seminaren und Workshops zur Blechgestaltung vermittelt. Die Schweißnähte werden durch geschickte Umgestaltung der Konstruktion zu Biegungen.

Um gleichzeitig die Vielfalt des Werkzeugs Blech zu vermitteln, entwickelten die Trumpf Konstrukteure gleich zwei alternative Varianten des Hauben-Anschlags ohne Schweißnähte. Die erste Version orientiert sich noch stark am Ausgangsbauteil. Der Unterschied: Die untere Fläche des gondel- ähnlichen Teils, an dem zwei Befestigungs-Schrauben eingeplant sind, wird geteilt und schließt sich erst am Ende des Biegeprozesses zusammen.

Zweite Variante ohne Schweißnaht ist eine komplette Neukonstruktion

Die Blech-Grundform entsteht auf einer Stanz-Laser-Maschine, beispielsweise auf der neuen Trumatic 6000. Diese Maschine schneidet die Blechkontur und formt die drei Gewinde des Bauteils in einem Arbeitsschritt. Kleine Umformungen übernimmt sie ebenfalls. Die verbleibenden drei Biegungen erfolgen auf einer Trubend-Biegemaschine.

Im unmontierten Zustand ist diese Variante des Anschlags aufgrund der geteilten unteren Fläche instabil. Doch diese wird fest am Maschinenkörper verschraubt und erhält so die nötige Stabilität. Damit entfällt der Arbeitsschritt Schweißen komplett, was nicht nur die Durchlaufzeit, sondern auch die Herstellkosten reduziert.

Die zweite Variante des Teils ohne Schweißnaht ist eine komplette Neukonstruktion. „Manchmal macht es Sinn, sich von einer bestehenden Konstruktion zu lösen. In unseren Workshops betrachten wir dann die Funktion, die das Teil erfüllen muss, und überlegen frisch, wie wir sie erfüllen können“, erklärt Heusel. Der Anschlag benötigt eine Aufnahmefläche für die Maschinenhaube sowie vier Stellen an vorbestimmten Positionen, an denen er am Maschinenkörper oder mit Maschinenkomponenten verschraubt werden kann.

Blech ist universell einsetzbar und bietet viel Gestaltungsspielraum

Diese Funktion kann auch eine andere Blechform erreichen, in der die untere Fläche nicht geteilt werden muss, beispielsweise eine mit Biegungen entlang der Länge eines Blechstreifens.

Die drei Varianten des gleichen Bauteils zeigen, wie universell Blech einsetzbar ist und wie viel Gestaltungsspielraum Konstrukteure mit diesem Werkstoff haben.

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