Schweißdatenmanagement unterstützt im High-End-Fahrzeugbau

Ein Gastbeitrag von Kirsten Ludwig,

Fertigungsprozesse für das Premiumsegment im Automobilbau: Bei Anlagen-Konzeption und Entwicklung arbeiten OEMs und Tier1 mit ihren Zulieferern oftmals Hand in Hand. Zur Qualitätssicherung und Optimierung seiner Produktionsabläufe greift der Magna-Konzern dabei auf Hightech-Schweißtechnik von Fronius zurück. Magna Presstec fügt den Rahmen des Mercedes G in Vollendung – auch unter Verwendung der Fronius Softwarelösung Weld Cube Premium.

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4,2 Meter langer Fahrwerksrahmen des Mercedes G.
4,2 Meter langer Fahrwerksrahmen des Mercedes G.
(Bild: Fronius)

Der Automobilzulieferer Magna hat rund um Graz eine optimale Produktionsinfrastruktur geschaffen: Die Magna Presstec GmbH in Lebring – eine halbe Autostunde südöstlich von Graz - fertigt die Basis des G-Modells. Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG in Graz bringt den Premium Offroader dann zur Vollendung.

„Innerhalb des Magna Konzerns – mit seinen rund 158.000 Mitarbeitern weltweit – ist Magna Presstec in die Unternehmensgruppe COSMA (Body and Chassis) eingegliedert“, erklärt Kurt Hartmann, Bereichsleiter der Qualitätssicherung und Schweißaufsicht für die Rahmenproduktion der Mercedes G-Linie. Die Presstec selbst, beschäftigt rund 1.200 Mitarbeiter - aufgeteilt auf die österreichischen Standorte Weiz und Lebring sowie das slowakische Bratislava.

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Der Automobilzulieferer stellt hochwertige Fahrwerkskomponenten und Strukturbauteile aus Aluminium und Stahl her. „Zu unseren Kunden zählen VW, Audi, BMW, Daimler und Porsche. Wir fertigen hier erfolgreich automobile Zukunft – aus Leidenschaft und mit persönlicher Verantwortung“, fährt Hartmann fort.

Hightech-Offroader fordern höchste Schweißnahtqualität

Der Mercedes G gilt als eines der geländegängigsten und dabei alltagstauglichsten Fahrzeuge weltweit. Seine enorme Bodenfreiheit und die inkludierte Wattiefe lassen es bereits erahnen: Das Fahrzeug soll härtesten Offroad-Bedingungen standhalten können.

Zugkraft und Langlebigkeit müssen gewährleistet sein, wenn der G heftigen Stößen bei hoher Geschwindigkeit in unwegsamem Gelände ausgesetzt ist. Wie beispielsweise bei kontinuierlichen Langzeittests im steilen Gelände des Schöckl bei Graz. Auf einem spektakulären Berg-Kurs werden die Fahrzeuge auf Herz und Nieren getestet. Damit wird deutlich, dass bereits dem Rahmenbau der G-Klasse vollste Aufmerksamkeit geschenkt werden muss. Dass zudem höchste Ansprüche an die Qualität der Schweißnähte gelten, versteht sich von selbst.

„Beim verwendeten Stahl, handelt es sich überwiegend um Blechstärken von 2-4 Millimeter, die mittels 657 Schweißnähten zusammengefügt werden. Die gesamte Schweißnahtlänge umfasst 76 Meter pro Rahmen. Die Schweißherausforderung liegt für uns im Wesentlichen darin, den 4,2 Meter langen Fahrwerkrahmen Schicht für Schicht – immer innerhalb der vom Kunden vorgegebenen Toleranzen sowie der geforderten Spitzenqualität – aufzubauen,“ verdeutlicht Kurt Hartmann.

Deshalb gab es bei der Ausstattung der Produktionsanlage unterschiedliche Anforderungen an die Fügetechnik: Hohe Lichtbogenstabilität bei perfektem Einbrand war gesetzt, um die dringend notwendige Stabilität des massiven Rahmens generieren zu können. Die Top-Qualität erfordert zudem möglichst geringen Verzug und kontrollierbare Wärmeeinbringung. Hinsichtlich der Produktivität brauchte es noch hohe Schweißgeschwindigkeiten.

„Der PMC (Pulse Multi Control)-Prozess von Fronius konnte unsere Anforderungen bestens erfüllen“, versichert Hartmann, selbst internationaler Schweißfachmann. „Dafür war die modulare Schweißgeräteplattform TPS 500i Voraussetzung. Einfache Bedienung und die problemlose Anbindung an den Roboter sollten das Paket für uns abrunden. Aktuell haben wir auf der Mercedes G-Linie mittlerweile 36 dieser Schweißsysteme im Einsatz. Zusätzlich auch einige TPS 320i-Systeme für etwaige Handschweißarbeiten zur Qualitätskontrolle.“

Autonome Spitzen-Produktion im Detail

„Unser Anspruch ist, dass jeder Rahmen absolut gleich ist – Abweichungen gilt es auszuschließen“, erklärt Hartmann. Produziert wird in einer bestens ausgestatteten Werkshalle auf über 100 Metern Länge. Die in weiten Teilen autonome Produktion entspricht höchsten Standards und die perfekt abgestimmten Robotersysteme greifen nahtlos ineinander. Dadurch ist es möglich, dass alle 10 Minuten ein robuster und aus vielen Einzelteilen perfekt gefügter G-Rahmen die Werkshalle verlässt.

Gefertigt wird in drei Abschnitten: Vorder- und Hinterbau werden simultan produziert. Einige Mitarbeiter bestücken zu Beginn die Schweißvorrichtungen. In den Zellen werden die Komponenten dann mittels Schweißrobotern gefügt. Ein Handling-Roboter nimmt die fertigen Komponenten auf, transportiert sie zur nächsten Zelle und bringt sie dort in Position. Am Ende jedes Abschnitts folgt eine für Mitarbeiter unzugängliche Zelle. Diese dient zum einen dem Ausschweißen der langen Nähte. Sie wird aber auch als Abkühlstation verwendet oder als komplexe Station, wie zum Beispiel für das Squeezing: Dabei werden die Unterschalen mit den Oberschalen der Längsträger verschachtelt, in Position gebracht und unter Druck verschweißt.

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Im Unterbau – dem letzten Fertigungsabschnitt – werden schließlich Vorder- und Hinterbau miteinander verheiratet. Der Rahmen nimmt nun seine markante Form an. Die letzten Arbeitsschritte beinhalten dann das Stanzen von ausgekoppelten Anbindungspunkten für das Fahrwerk. Zusätzlich schießt eine Hubzündung 192 Bolzen auf den Rahmen. Abschließend werden die Qualität der Schweißnähte kontrolliert, etwaige Schweißspritzer entfernt und gegebenfalls Schweißnähte nachgearbeitet. Final vermisst robotergesteuerte Lasertechnik den Rahmen nochmals ganz exakt und prüft, ob er allen Qualitätskriterien entspricht.

Hochprofessionelles Schweißdaten-Management

Das überaus komplexe Prozedere belegt: Bei Magna Presstec geht es um mehr als nur Schweißen. Um den hohen Grad der Automatisierung bei ebenso hoher Qualität für die G-Linie gewährleisten zu können, lag der Fokus von vornherein auf der Integration von Monitoring- und Datenanalysetools für Schweißprozesse. Der Automobil-Zulieferer suchte nach einer Kooperation mit Fügetechnikspezialisten, deren Systeme und Lösungen die hundertprozentige digitale Nachverfolgbarkeit der Schweißprozesse möglich machen.

Mit der Softwarelösung Weld Cube Premium gelang es Fronius hier erstmals, ein umfangreiches Schweißdaten-Managementsystem in der Fertigung eines Tier1-Lieferanten zu etablieren und den Nutzen der unterschiedlichen im Einsatz befindlichen Software-Systeme aufzuzeigen.

Von Qualitätssicherung bis Predictive Maintenance

„In Fronius haben wir einen perfekten Partner gefunden“, betont Kurt Hartmann. „Weld Cube Premium ist ein wesentlicher Pfeiler unseres Qualitätsmanagements. Die absolute Nachverfolgbarkeit jeder einzelnen Schweißnaht ist für uns enorm wichtig.“ An den Qualitätskontrollplätzen bekommen die geschulten Mitarbeiter via Terminal genaueste Informationen: Gibt es auffällige oder tatsächlich fehlerhafte Nähte? Mit Fronius Weld Cube sondierte Stellen werden einer detaillierten Sichtprobe unterzogen und gegebenenfalls nachgearbeitet. Erst dann wird der G-Rahmen für weitere Prozessschritte freigegeben. Die gesammelten Daten fließen dann wiederum in die Optimierung der automatisierten Schweißprozesse ein.

Weld Cube Premium zeichnet jeden Millimeter Schweißnaht auf. So ist es einfach, die Kosten für Verbrauchsmaterialien wie Gas und Schweißdraht zu analysieren. Doch es gibt noch deutlich mehr Potential: Ein Punkt wäre Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung), also die Möglichkeit, rechtzeitig und in ausreichender Menge Verschleißteile und Werkstoffe zu ordern.

„Predictive Maintenance mittels Weld Cube Premium könnte uns Einsparpotential aufzeigen z.B. wenn das Schweißdatenmanagement genaue Wartungsintervalle vorgibt“, überlegt Hartmann. „Über den Zustand von Kontaktrohren, Rohrbögen, Brennern und Vorschubgeräten wüssten wir immer genau Bescheid. So könnten wir die Geräte rechtzeitig servicieren, um fehlerhafte Schweißnähte, Nacharbeit oder gar Bauteilausschuss zu vermeiden.“

Magna Presstec verwendet darüber hinaus bereits die Fronius-Lösung Central User Management (CENTRUM) – diese unterstützt ebenfalls im Qualitätsmanagement. Zentral werden damit Benutzer- und Schweißberechtigungen verwaltet. Mit einer Chipkarte authentifiziert sich der Schweißer am Schweißgerät - das stellt sicher, dass nur spezifische geschulte Mitarbeiter mit den vorgesehenen Parametern arbeiten können, was Fehlerquellen bestmöglich ausschließt.

Schweißdatenmanagement ist praxistauglich

Der für Magna zuständige Fronius-Key-Account-Manager Christoph Pangerl ist sich sicher: „Die Erkenntnisse aus der Kooperation mit Magna Presstec waren überaus wertvoll. Wir konnten sie direkt in unsere Produktentwicklung einfließen lassen. Und unsere Software-Lösungen haben wir damit für einen breiten Kundenkreis zugänglich gemacht.“ Kurt Hartmann führt den Gedanken fort: „Speziell das Schweißdatenmanagement hilft uns, unsere Fügetechnik in allen Bereichen zu optimieren. Fronius hat uns ein wirklich mächtiges Tool an die Hand gegeben. Das Potential ist riesig. Und mit der fachlichen Unterstützung der Fronius-Experten können wir dieses System mittlerweile gewinnbringend einsetzen.“

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