Gefügter Blechleichtbau Neue Rollennahtelektrode fügt strukturierte Bleche prozesssicher

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Um wabenförmig strukturierte Bleche sicher zu verschweißen, haben das Technologie-Institut für Metall & Engineering Time und die BTU Cottbus eine spezielle Rollennahtelektrode entwickelt ...

Um Konstruktionen, die etwa im Fahrzeugbau gebraucht werden, leichter zu machen, werden dünnere Bleche mit steifigkeitserhöhenden Strukturen, also Höckern mit bienenwabenähnlicher Grundfläche, eingesetzt. Wirtschaftlich lassen sich diese Bauteile gut per Rollennahtschweißen fügen, weil so hohe Prozessgeschwindigkeiten möglich sind, keine zusätzliche Spanntechnik erforderlich ist und ohne Schweißzusatz-Werkstoffe gearbeitet wird, wie die Partner berichten. Im Vergleich zu ebenen Blechen seien solcherart strukturierte Bleche rund dreimal steifer. Also kann der Konstrukteur die Blechdicke ohne Weiteres von zum Beispiel 0,7 auf 0,5 Millimeter reduzieren, was einer Masse-Reduktion von knapp 30 Prozent ergibt.

„Doch das Fügen solcher Bleche ist nicht ohne“, merkt Time-Geschäftsführer Dr. Ralf Polzin, dazu an. Denn beim Rollennahtschweißen von strukturierten Blechen führten klassische Rollennahtelektroden teilweise zur vollständigen Einebnung der Wabenstrukturen. Also hat man gemeinsam mit der BTU Cottbus-Senftenberg eine besondere Rollennahtelektrode entwickelt, die die Wabenstruktur nicht flachbügelt. Das Deutsche Patent und Markenamt hat diese Erfindung jüngst patentiert, wie Polzin betont.

Zickzack-Elektrode erlaubt sogar das Dichtnahtschweißen

Für die im Vorfeld notwendigen Versuche stellte die BTU Cottbus-Senftenberg strukturierte Bleche zur Verfügung, die bei Time unter definierten Bedingungen und methodischer Vorgehensweise geschweißt wurden. Anfangs nutzte man zur Erforschung der grundlegenden Kenntnisse Bleche aus den Werkstoffqualitäten DC04 und 1.4301 mit Blechdicken von 0,5 und 0,7 Millimetern. Entwickelt wurde unter anderem eine Elektrode mit periodisch unterbrochener Profilierung, wie es heißt. Um unterbrochene Schweißnahtlinien (sogenannte Steppnähte) zu erhalten, wurden in die zylindrische Kontaktfläche laterale Unterbrechungen eingearbeitet. Diese überspringen nämlich beim Abfahren der Struktur die Höcker im Blech. Patentiert wurde aber die zweite Elektrode, die einen zickzackartigen Verlauf ins Fügespiel bringt, was sie für das konturerhaltende Dichtnahtschweißen nutzbar macht.

Die spezielle Rollennahtelektrode kann noch mehr ...

Außer zum Schweißen von strukturierten Blechen für Leichtbauapplikationen kann die Elektrode auch zum Fügen von durchströmten Wänden von Wärmetauschern genutzt werden, heißt es. Und würden Wabenbleche mit anderen strukturierten oder ebenen Blechen überlappend im Parallelstoß angeordnet, könnten Paarungen mit Hohlräumen zwischen den Blechen gefertigt werden – sogenannte mehrschalige Bauelemente. Weil diese Hohlräume etwa die Möglichkeit zum Durchströmen mit flüssigen Medien erlauben, lassen sich zukünftig auch Wärmetauscher und temperierbare Behälter so herstellen, sagt Time. Die so verschweißten Wabenbleche testeten die BTU Cottbus-Senftenberg und Time übrigens mittels Druck- und Dichtheitsprüfung nach DIN EN ISO 17654 erfolgreich. Heraus kam, dass die so gefertigten Blechkomponenten beispielsweise auch zum Bau von Heizkörpern oder Akkugehäusen eignen.

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