Schweißen

Fronius' CMT-Technologie im Einsatz bei Voestalpine

Der sogenannte kalte Lichtbogen hat seine Weiterentwicklung erreicht. Das Unternehmen Fronius erweiterte sein Portfolio jüngst um die Schweißstromquelle TPS/i. Als Basis der CMT-Technologie lässt sie sich in vielen Anwendungen zum robotergestützten Schweißen einsetzen. Der bekannte Stahlproduzent und Automobilzulieferer Voestalpine hat sich als erster Anwender entschieden, die weiterentwickelte Technologie in der Serienproduktion zu nutzen.

Der CMT-Prozess der 2. Generation bietet schon bei kurzen Nähten deutliche Vorteile in puncto Qualität und Wirtschaftlichkeit. (Bilder: Fronius)

Seit Jahren fertigt Voestalpine mit dem CMT-Prozess unterschiedlichste Automotive-Strukturbauteile aus verzinkten und hochfesten Blechen, aber auch Aluminiumblechen. Zuletzt arbeiteten sechs der zwölf Roboterschweißzellen am Standort Schmölln mit dem CMT-Prozess, der letztendlich auch im Lastenheft für neue Schweißanlagen aufgenommen wurde. Entsprechend positiv reagierten die Verantwortlichen bei Voestalpine daher auf die Anfang 2016 vorgestellte zweite Generation der CMT-Technologie und den Vorschlag von Fronius, einen Einsatz in der Serienproduktion zu prüfen. „Wir haben für erste Schweißversuche eine A-Säule aus hochfestem, verzinktem Stahl gewählt. Dieses komplexe Bauteil eignet sich nicht nur wegen des anspruchsvollen Materials, sondern auch wegen der eingeschränkten Zugänglichkeit und der fertigungsbedingt großen Spaltmaße bestens dafür, den neuen Prozess auf Herz und Nieren zu testen“, erläutert Michael Nowasz, Leiter des Bereichs Fügen bei der Voestalpine Automotive Components Schmölln.

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Im Sommer 2016 wurden dann im Technikum am Stammsitz von Fronius in Wels die ersten Schweißversuche mit dem neuen CMT-Prozess und der TPS/i durchgeführt. „Ich habe das Labor zusammen mit unserem Entwicklungsleiter besucht und dort den neuen CMT-Prozess in Aktion erlebt“, berichtet der Bereichsleiter. „Was wir dort zu sehen bekommen haben, war einfach genial. Es war für uns sofort klar, dass Fronius wieder ein großer Wurf gelungen ist.“

Die Grundlage für den erreichten Technologiesprung bildet die TPS/i, die nicht eine einfache Weiterentwicklung des Vorgängermodells TPS darstellt, sondern eine von Grund auf neu konzipierte Schweißstromquelle ist. Dabei hat der Hersteller alle Komponenten von der Steuerung, über den Kommunikationsbus und den Drahtvorschub bis hin zur Bedienoberfläche, dem Kühlsystem und dem Schlauchpaket neu entwickelt. Auf diese Weise konnte das Unternehmen durchgehend moderne Techniken einsetzen und so das Gesamtsystem auf maximale Präzision und Leistung trimmen.

Damit der CMT-Prozess maximal von der TPS/i profitieren kann, wurde der Algorithmus neu aufgesetzt und zur zweiten Generation ausgebaut. Auch der Push-Pull-Brenner, der für die TPS/i-Serie schon einem vollständigem Redesign unterzogen wurde, blieb dabei nicht außen vor und wurde als CMT-Variante mit einem digital geregelten, getriebelosen AC-Servomotor für noch höhere Frequenzen der oszillierenden Drahtelektrodenbewegung ausgestattet. „Ein Vorteil des neuen Roboterbrenners Robacta Drive sticht sofort ins Auge“, sagt Michael Nowasz. „Er ist kompakter als das Vorgängermodell und garantiert damit eine bessere Zugänglichkeit, wie wir sie für komplexere Bauteile immer häufiger benötigen.“

Einsatz in der Serienproduktion

Die Ergebnisse der Schweißversuche am realen Bauteil waren so überzeugend, dass sich die Beteiligten sofort an die Überführung der neuen CMT-Generation in die Serienproduktion bei Voestalpine gemacht haben. Schon im Herbst 2016 war es so weit. Innerhalb eines Tages wurde die erste der sechs Roboterzellen von Fronius-Mitarbeitern umgerüstet, auf der Halter aus blankem, zwei bis drei Millimeter dicken Stahlblech unter CO2-Schutzgas produziert werden. Dabei ist etwa ein Meter Schweißnaht zu legen, der sich aus 48 Einzelnähten mit einer Maximallänge von 35 Millimeter zusammensetzt. „Bereits am nächste Vormittag haben wir zusammen den Roboter geteached und noch am selben Tag die ersten Teile geschweißt“, erinnert sich Michael Nowasz. „Es hat sich gezeigt, dass sich mit dem neuen System die richtigen Parameter wesentlich schneller und einfacher finden lassen.“ So musste am dritten Tag nur noch geringfügig nachjustiert werden, um die optimalen Arbeitswerte zu erreichen.

Der neue Roboterschweißbrenner Robacta Drive CMT garantiert höchste Zugänglichkeit und Schweißgeschwindigkeit.

Dabei konnte sich der Bereichsleiter auch von der Funktionalität der neuen magnetischen Crash Box überzeugen: „Wir ließen den Brenner vom Roboter gegen ein Blech fahren – die Schutzvorrichtung löste so schnell aus, dass keinerlei Beschädigung an Brenner, Roboter, Vorrichtung oder Werkstück entstehen konnte.“ Nach einer Kollision muss die magnetische Verriegelung dann nur wieder eingerastet werden, wobei der Referenzpunkt erhalten bleibt, sodass unmittelbar weitergeschweißt werden kann. Der lästige Tausch der Crash Box und die Referenzfahrt werden damit obsolet.

Nach den Tests konnte bei Voestalpine noch am selben Tag die Serienproduktion mit der neuen CMT-Konfiguration wieder anlaufen. „Es hat mich absolut begeistert, dass die Umstellung so reibungslos verlief und es bis heute – drei Monate und 3.000 Teile später – zu keinem Stillstand kam und wir bislang auch keinerlei weitere Unterstützung von Fronius anfordern mussten“, freut sich Michael Nowasz. ee

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