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Vom laufenden Band Platinenzuschnitt mit dem Laser

| Autor / Redakteur: Simon Scherrenbacher / Dietmar Kuhn

Außenhaut- und Strukturteile für Pkw entstehen in Pressenlinien, denen speziell zugeschnittene Blechtafeln aus Stahl oder Aluminium zugeführt werden. Für diese sogenannten Platinen hat Schuler nun mit der Laser Blanking Line eine neuartige Anlage entwickelt, mithilfe derer und von Laserstrahlen die Platinen direkt aus einem laufenden Blechband geschnitten werden können.

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„Dynamic-Flow-Technologie“ nennt sich das Verfahren, bei dem drei kooperierende Schneidköpfe zum Einsatz kommen.
„Dynamic-Flow-Technologie“ nennt sich das Verfahren, bei dem drei kooperierende Schneidköpfe zum Einsatz kommen.
(Bild: Schuler )

Bislang ließen sich Platinen für anspruchsvolle Außenhaut- und komplexe Struktureile für Pkw in größeren Stückzahlen nur auf Pressen wirtschaftlich herstellen, die dafür ein Schnittwerkzeug verwendeten. Das zieht allerdings nicht nur hohe Investitions-, sondern auch Instandhaltungs- und Lagerkosten nach sich. Hinzu kommt, dass die endgültige Platinenform erst während des Werkzeug-Tryouts ermittelt wird. Nach Fertigstellung der Schnittwerkzeuge ist eine Veränderung dieser Form, etwa um Probleme beim Umformvorgang zu beheben oder den Materialverschnitt zu reduzieren, mit einem hohen Aufwand verbunden.

Bei Bauteilen für kleine Losgrößen – beispielsweise für Prototypen oder Ersatzteile – werden deshalb schon heute Platinen per Laserstrahl produziert. Dafür muss das Blech jedoch zuvor in rechteckige Stücke geschnitten und auf Flachbettanlagen eingespannt werden, ein zusätzlicher Prozessschritt wird also notwendig. Zur Serienproduktion war das Laserstrahlschneiden deshalb bislang keine wirtschaftliche Lösung.

Laserschneidprozess erlaubt beliebige Konturen

Die neue Laser Blanking Line von Schuler verbindet nun die Vorteile der konventionellen Pressenschnittlinie mit denen des Laserstrahlschneidens. Das Blechband wird hier in einem Vorgang vom Coil abgewickelt, gerichtet sowie geschnitten und die Platinen werden abgestapelt. Die Flexibilität des Laserschneidprozesses erlaubt beliebige Konturen, ohne dass dafür eigene Werkzeuge nötig wären. Änderungen an den Formen oder sogar komplett neue Platinen lassen sich innerhalb kürzester Zeit realisieren.

In der Bandzuführeinrichtung wird das Blech mit einer Haspel vom Coil abgespult und der Richtmaschine mit konstanter Geschwindigkeit zugeführt. Für einen gleichmäßigen und präzisen Vorschub sorgen eine Bandzug- und eine Bandmittenregelung. Zur Reduzierung der Coilwechsel-zeiten können Doppelhaspeln oder voll-automatische Kassettenwechseleinrichtungen für die Richtmaschine eingesetzt werden.

Schneidgeschwindigkeiten bewegen sich am oberen Limit

Im Laserbereich, der in einer Schutzkabine untergebracht ist, schneiden drei Faserlaser mit je 4 kw Leistung parallel die Platinen aus dem kontinuierlich geförderten Blechband. Wegen der hochdynamischen Linearantriebstechnik der Schneidköpfe lassen sich je nach Material maximale Schneidgeschwindigkeiten von über 100 m/min erreichen. Der Schneidprozess selbst wurde in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden entwickelt. Um eine gleichbleibend hohe Schnittkantenqualität für unterschiedliche Legierungen, Blechdicken und Konturen sicherzustellen, wurden zahlreiche Einzelversuche durchgeführt.

Eine höchstmögliche Prozesssicherheit ist garantiert: Der konstante Abstand der Schneiddüse zur Blechoberfläche wird mithilfe einer kapazitiven Abstandsregelung erreicht und durch die Schutzglas-Überwachung wird eine Verschmutzung rechtzeitig erkannt. Die materialschonende Beförderung des Blechbandes durch die Laserkabine ist durch drei Transportbänder gewährleistet, die für einen gleichmäßigen Materialfluss unter den Schneidköpfen sorgen. Der Schlackenaustrieb und die transmittierte Reststrahlung sowie grobe Staubpartikel und kleinere Schrottteile werden unter dem Band aufgefangen, eine Filteranlage saugt den feineren Staub und Rauch ab.

Ein unterbrechnungsfreier Betrieb ist sichergestellt

Die hohe Genauigkeit der Anlage ist das Ergebnis eines komplexen Zusammenspiels zwischen Bandzuführeinrichtung und Laserportal. Um Abweichungen zu kompensieren, wird die Position des durchlaufenden Blechbandes mit einem Kamerasystem permanent erfasst und das Laserschneidprogramm bei Bedarf korrigiert. Nur so ist es möglich, die Konturbereiche der drei Laserschneidköpfe exakt aufeinander abzustimmen.

Das kontinuierliche und oberflächenschonende Abstapeln vom laufenden Band übernehmen dabei Roboter, die ihren gesamten Bewegungsablauf auf die aktuelle Bandgeschwindigkeit abstimmen. Die Platinen werden wechselweise auf jeweils einen von zwei Stapelwagen abgelegt, sodass auch bei Entnahme eines fertigen Stapels jederzeit ein unterbrechungsfreier Betrieb möglich ist.

Und die Laser Blanking Line stellt im Vergleich zu herkömmlichen Platinenschneidanlagen mit Presse nicht nur dann eine sinnvolle Alternative dar, wenn häufig wechselnde Platinenformen oder Bauteile in kleineren oder mittleren Stückzahlen produziert werden sollen: Aufgrund ihrer kompakten Abmessungen ist die neu entwickelte Anlage zum Beispiel auch dort einsetzbar, wo die Aufstellflächen etwa durch eine niedrige Hallenhöhe begrenzt sind oder kein geeignetes Fundament für eine Presse vorliegt.

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