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Schweißen von Aluminium

Produktiver durch oszillierendes Punktschweißen

| Autor/ Redakteur: Christian Mannigel / Peter Königsreuther

Im Zuge der Leichtbauentwicklung, deren Errungenschaften Ressourcen und Energie sparen sollen, will Volkswagen das Fügen von Aluminium durch eine neuartige Schweißtechnik optimieren – dem oszillierenden Punktschweißen von Nimak.

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Leichtbau mit Aluminium wird auch bei Volkswagen geschätzt. Der Konzern setzt dabei jetzt auf eine ganz besondere, neuartige Punktschweißmethode Hier die Versuchsanlage bei Volkswagen: Seit mehr als einem Jahr erfolgen die Schweißversuche mit den vibrierenden Elektroden auf Basis der „magneticdrive“-Technologie von Nimak.
Leichtbau mit Aluminium wird auch bei Volkswagen geschätzt. Der Konzern setzt dabei jetzt auf eine ganz besondere, neuartige Punktschweißmethode Hier die Versuchsanlage bei Volkswagen: Seit mehr als einem Jahr erfolgen die Schweißversuche mit den vibrierenden Elektroden auf Basis der „magneticdrive“-Technologie von Nimak.
( Bild: Volkswagen AG )

Der Megatrend zum Leichtbau und der im Zuge dessen verstärkte Griff zu Aluminium führen in der Automobilindustrie zu neuen Herausforderungen in der Fertigungstechnologie. So beschäftigt sich auch Volkswagen intensiv mit dem zukünftigen Einsatz dieses Werkstoffs. Eine wesentliche Frage dabei, die unbedingt einer Antwort bedarf, betrifft das effiziente Fügen im Karosseriebau. Gemeinsam mit Nimak, dem größten deutschen Hersteller von Roboterschweißzangen sowie einem der weltweit führenden Experten im Bereich der Widerstandsschweißtechnik sowie Spezialisten von der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg hat das Unternehmen mit dem oszillierenden Punktschweißen nun eine hocheffiziente Schweißalternative für Aluminium entwickelt.

Der Durchbruch beim Punkt- und Buckelschweißen

Der bereits beim Automotive Circle im Frühjahr präsentierte Ansatz basiert auf dem von Nimak entwickelten „magneticdrive“-Verfahren. Bei diesem ist es durch den Einsatz eines mikroprozessgesteuerten, hochdynamischen Elektromagneten nun erstmals möglich, nicht mehr nur die Stromstärke sondern auch die Kraft, also den zweiten für das Widerstandsschweißen elementaren Parameter, frei zu programmieren. Dadurch lassen sich ein sehr präziser und sanfter Kraftaufbau sowie individuelle Kraftprofile ermöglichen. Mithilfe von „magneticdrive“ reißt die Kraft während des Nachsetzens der Elektrode nicht ab, wie das bei anderen, bedeutend trägeren Antriebsarten der Fall ist. „Mit dieser Technologie ist uns beim Punkt- und Buckelschweißen von Aluminium der prozessteschnische Durchbruch gelungen, auf den die Automobilindustrie Jahrzehnte gewartet hat“, betont Kay Nagel, Vertriebsleiter bei Nimak.

Zusatz-Boni durch oszillierendes Punktschweißen

Zahlreiche Tests und bisherige Einsätze belegen laut Nagel die vielen Zusatzvorteile: So verhindert ein sanftes Aufsetzen der Elektroden die Verformungen der Oberflächen und Schweißbuckel. Der, wie Nagel erklärt, extrem schnelle Kraftaufbau presst die Bauteile formschlüssig zusammen. Die Kraftreduktion während der Stromminderung erhöht den Widerstand zwischen den Bauteilen, wodurch mehr Wärme entsteht und kürzere Schweißzeiten resultieren. Auch sorgt das sofortige kraftschlüssige Nachsetzen dafür, dass das Metall während der Aushärtung zusammengepresst, die Spritzerbildung reduziert und die Qualität der Schweißverbindung weiter optimiert wird. Diese Effekte und Maßnahmen zeitigen deutliche Produktivitätsvorteile für die Anwender. Außerdem verkürzen sich in Verbindung mit dem von Nimak entwickelten Kurzimpulsschweißen insbesondere die Prozesszeiten um bis zu 50 %. Deshalb könne das gesamte Maschinenkonzept schlanker ausfallen und der Energieverbrauch sinke markant.

Doppelt so viele Schweißpunkte setzen können

Aufgrund der gemeinsamen Entwicklungsarbeit und der von Volkswagen zukünftig geplanten Fügemethode ist es nun möglich, dass der Magnet die Elektrode während des Schweißvorgangs auch noch oszillieren lässt. Diese Bewegung, die zu in einer leicht rotierenden, ungerichteten Kreisbewegung bei dieser führt, hilft dabei, die sich auf Aluminiumlegierungen schnell bildende, für das Fügen ungünstige, Oxidschicht aufzubrechen und den Übergangswiderstand zu reduzieren. Insbesondere sorgt das spezielle Verfahren dafür, dass die Elektrodenkappe nicht so schnell anlegiert und auf den Blechen „kleben“ bleibt. So können doppelt so viele Schweißpunkte bis zur üblichen, erforderlichen Reinigung per Fräsen der Kappen, gesetzt werden. „Die Standzeit wird damit erheblich gesteigert, was einem riesigen Produktivitätsgewinn gleichkommt“, betont Markus Tuchtfeld, bei Volkswagen Technologieplaner für Thermische Fügetechnik.

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