Wenn es in der Maschine funkt: Anlagen mit integriertem Laser

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Emag vereint Fügen und Laserschweißen in einer Maschine

Den automobilen Antriebsbereich hat auch die Emag Automation GmbH aus Heubach im Visier. Bei ihr entstehen Kombimaschinen zum Fügen, Drehen und Laserschweißen. Die ELC-Baureihe vereint zwei Verfahren in einer Maschine: Fügen und Laserschweißen. Wie es zu dieser Zweier-Kombination kam, verdeutlich ein Blick auf eine typische Getriebekomponente. Selbst ein kleines Zahnrad mit integriertem Synchronrad ist relativ komplex konstruiert.

Um es effizient und hochgenau herstellen zu können, werden zunächst zwei verschiedene Komponenten produziert. Anschließend folgt ein Füge- und Schweißprozess, der sie miteinander verbindet. „An dieser Stelle kommt im heutigen Getriebebau zumeist das Laserschweißen zum Einsatz“, erklärt Dr. Andreas Mootz, Geschäftsführer von Emag Automation. „Bei dem Verfahren lässt sich die Energie des Laserstrahls genau dosieren und konzentrieren. Dadurch sind auf der einen Seite die Verzüge minimal, und es wird eine hohe Schweißgeschwindigkeit erreicht.“ Emag setzt zum Schweißen einen fasergeführten Festkörperlaser mit einem Wirkungsgrad von 20 % ein, der weniger Strom als ein klassischer CO₂-Laser (Wirkungsgrad 8 %) benötigt und daher die Energiekosten in der Produktion drastisch senkt.

Für die Hybridlösung spricht auch die Integration verschiedener Produktionsabläufe. Zu Beginn belädt sich die Werkstückspindel per Pick-up-Verfahren selbst. Die Komponenten werden mittels Fügepresse gespannt und gleichzeitig im Fügeprozess verbunden. Spanntechnik positioniert das Bauteil sehr genau und sorgt somit für optimale Schweißbedingungen. Abhängig von Werkstück oder Werkstoff lassen sich die Komponenten vor dem Schweißen induktiv vorwärmen und abschließend bürsten.

Alle Prozesse in nur einer Aufspannung

Alle Prozesse laufen innerhalb einer Aufspannung ab. Der komplette Schweiß- und Fügeprozess für ein Getrieberad dauert daher nur 12 s: Die Komponenten eines Differenzialgetriebes lassen sich so in maximal 40 s fertig miteinander verschweißen. Das Beispiel weist auch auf die Möglichkeiten des kombinierten Laserschweißens im Automobilbau hin. So ersetzen die Automobilhersteller neuerdings bevorzeugt Schraubverbindung zwischen Ausgleichsgetriebegehäuse und Tellerrad durch Schweißverbindungen. Die Folge: Materialkosten und Gewicht sinken.

In den vergangenen zehn Jahren hat Emag über 50 Anlagen der ELC-Baureihe vor allem an die Automobilindustrie verkauft. Das Erfolgsrezept verrät Geschäftsführer Mootz: „Wir kennen den gesamten Produktionsablauf vom anfänglichen Drehen und Schleifen über das Schweißen bis hin zu abschließenden Ultraschall-Prüfprozessen. Diese vollständige Prozesskette können wir komplett entwickeln und konstruieren. Auf diese Weise vereinfachen wir die Planung von neuen Produktionsstätten und die Erweiterung von bestehenden.“

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