Schweißprozesse Rührreibschweißen hilft beim E-Automobil-Leichtbau

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Wie man beim Bau von Elektroautos auf schweißtechnisch den Leichtbau unterstützen kann, weiß Grenzebach. Das sogenannte Rührreibschweißen hat nun einen slowenischen Automobilhersteller überzeugt.

Als Entwicklungs-, Innovations- und Produktionspartner für die Automobilindustrie unterstützt das slowenische Unternehmen TPV Automotive die OEMs bei der Elektrifizierung ihres Fahrzeugportfolios. Geht es um Aluminiumkomponenten für E-Autos, wie beispielsweise Batteriewannen, stellen die Slowenen ihre spezielle Technologie- und Prozesskompetenzen heraus, zu denen auch der Rührreibschweißprozess gehört. Im Englischen wird das Verfahren Fricton Stir Welding (FSW) genannt, wie Grenzebach wissen lässt. Das Besondere ist, dass man damit auch verschiedene Metalle schweißen kann, wie die Experten betonen.

Qirlig verbunden! Metall wird nicht geschmolzen sondern verrührt

Für die Fertigung von Batteriewannen für Elektrofahrzeuge sind im TPV-Werk in Brežice nahe der kroatischen Grenze bereits sechs FSW-Portalmaschinen von Grenzebach im Einsatz. Die Batteriewannen werden aus verschiedenen Einzelteilen, die aus zwei verschiedenen Aluminiumlegierungen bestehen, gefertigt. Vier Deckbleche und neun Strangpressprofile werden dabei zu einer Batteriewanne verschweißt.

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Dabei gilt Aluminium, unter anderem aufgrund der stets vorhandenen, dünnen Aluminiumoxidschicht, als nicht oder nur schwer schweißbar, wenn es mit üblichen Schmelzprozessen gefügt werden soll. Als sogenanntes Pressschweißverfahren ist das Rührreibschweißen deshalb beim Schweißen von Aluminiumlegierungen und Mischverbindungen anderen Schweißverfahren überlegen. Das erklärt sich daraus, dass die Komponenten an der Nahtstelle nicht verschmolzen werden, sondern als eine Art Knete miteinander verrührt werden. Die Nahtstelle werde zwar erhitzt, jedoch würden sich die Fügeteile im relativ festen Zustand miteinander verbinden, wie Grenzebach aufklärt.

Wer nun glaubt, dass diese Art des Schweißens mehr Zeit benötigt, den beruhigt Grenzebach. FSW ist nämlich durchaus serientauglich und sorgt dabei für hohe Schweißnahtqualitäten.

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Rührreibschweißen macht Aluteile wirklich dicht

Absolut dichte Batteriewannen dank Rührreibschweißen

Das halbe Dutzend Grenzebach-4-Achs-FSW-Portalanlagen arbeite über den gesamten Arbeitsbereich hinweg absolut prozesssicher. Das Portalsystem hat der Hersteller dazu auch auf hohe Achsdynamik und präzise Bahnführung getrimmt. Sicher eingebettet ist das System in ein Hydropol-Maschinenbett, das besonders steif ist, eine niedrige dynamische Nachgiebigkeit hat und sich deshalb kaum verformt, heißt es. Aufgrund der hohen Einschweißtiefe beim FSW kommt bei TPV Automotive das konventionelle Werkzeug mit rotierender Schulter zum Einsatz. Es erlaube einen raschen und zugleich störungsfreien Schweißprozess. Die Batteriewannen müssen nämlich zu hundert Prozent dicht geschweißt sein, damit im Falle eines Schadens an der Batterie keine schädlichen Flüssigkeit austreten.

Weitere Vorteile einer rührreibgeschweißten Naht

Das Rührreibschweißen kann also besonders beim Batteriewannenschweißen seine Stärken ausspielen, wie man nun erfahren hat. Ein rotierendes Werkzeug erzeugt dabei durch Reibung und Druck an der Nahtstelle die benötigte Prozesswärme für das Verrühren des Metalls. Der Werkstoff wird durch die eingebrachte Wärme plastisch verformbar und durch die Rotation des Werkzeugs entlang der Nahtstelle verrührt. Die Naht, die so entsteht, sei nicht nur dicht, sondern zeichne sich auch durch ihre hohe mechanische Festigkeit aus. Der Prozess kann deshalb auch an strukturrelevanten Stellen eingesetzt werden. Die hohe Belastbarkeit der FSW-Naht trägt natürlich zur Sicherheit der Fahrzeuge bei. Die Verbindungen, die durch FSW geschaffen werden, sind aufgrund des geringen Energieeintrags – anders als bei Schmelzschweißverfahren – auch sehr verzugsarm, merkt Grenzebach an.

Pro Woche sind 3.000 Batteriewannen schweißbar

Mit den sechs FSW-Portalanlagen könne TPV Automotive auch seinen praktischen Beitrag zu grüner Mobilität weiter ausbauen. Eine FSW-Portalmaschine fertigt nämlich rund 80 Batteriewannen am Tag. Die sechs Maschinen können pro Woche also rund 3.000 Teile produzieren. Mit der FSW-Technik bietet Grenzebach, wie es heißt, außerdem ein leistungsstarkes und emissionsfreies Verfahren zur Produktion von Bauteilen für Elektrofahrzeuge. Die OEMs und Tier-1-Lieferanten bekämen bei Interesse außerdem eine umfassende Beratung mit Blick auf das Produktdesign und den Schweißprozess. Die Portalanlagen in Slowenien sind außerdem in eine automatische Produktionslinie integriert. Dabei bringt ein Roboter die Bauteile zu den einzelnen Bearbeitungsstationen, er bestückt auch die FSW-Maschinen. Grenzebach unterstreicht abschließend, dass mit dem Rührreibschweißen von E-Mobilitäts-Bauteilen quasi ein emissionsfreies Fügeverfahren (es entsteht ja kein Schweißrauch) die emissionsfreie Mobilität der Zukunft unterstützt.

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