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Der runde Punkt Sichere Blechverbindung in der Solartechnik

| Autor / Redakteur: Stefanie Reich / Dietmar Kuhn

Bleche finden in unzähligen Branchen ihre Anwendung. Als Stahlprofile, wie sie von Welser Profile hergestellt werden haben sie auch in die Energietechnik, genauer, in die Solartechnik, Einzug gehalten. Dort kommen komplexe Profile zur Anwendung, die durch die Tox-Rundpunkt-Technologie fest miteinander verbunden sind.

Ein mit Tox-gefügtes Stahlblechprofil von Welser Profile für Unterkonstruktionen von Solarsystemen und Photovoltaikanlagen.
Ein mit Tox-gefügtes Stahlblechprofil von Welser Profile für Unterkonstruktionen von Solarsystemen und Photovoltaikanlagen.
(Bild: Welser)

Die allerorten anzutreffenden Forderungen nach Materialeffizienz und Ressourcenschonung sind untrennbar mit dem Thema Leichtbau verbunden. Dabei denken die meisten vor allem an die Automobilindustrie und vielleicht noch an Schienen- und Luftfahrzeuge, jedoch eher nicht an das dynamisch wachsende Business der Solarsysteme und Photovoltaikanlagen. Das hat frühzeitig auch einer der international führenden Profil-Produzenten, die Firma Welser Profile Austria GmbH in Ybbsitz (Österreich), erkannt und bietet heute wirtschaftliche Lösungen für Solartechnik-Unterkonstruktionen aus Metallprofilen. Genau genommen handelt es sich hierbei aber um Stahl- und eben nicht um grundsätzlich leichtere Aluminium-Werkstoffe. Diese dafür konstruierten Stahlprofile haben im Vergleich mit Aluminiumprofilen größere Spannweiten, was wiederum größere Stützenabstände erlaubt und sich bei einer Standardisierung einfach wirtschaftlicher darstellen lässt.

Aus 300.000 t Flachstahl werden Profile in unterschiedlichen Querschnitten

Doch der Reihe nach: Das Unternehmen Welser Profile hat seinen Ursprung im 17. Jahrhundert und befasste sich schon damals mit der Entwicklung und Herstellung von Metallprodukten. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts begann mit der Entwicklung und innovativen Fertigung von rollgeformten Profilen, nämlich Schutzkanten für Betonschalungsplatten, die industrielle Ära. Heute werden an den Standorten Ybbsitz und Gresten in Österreich sowie am deutschen Standort Bönen mit insgesamt rund 1750 Mitarbeitern jährlich über 300.000 t Flachbleche aus Stahl, Edelstahl und NE-Metallen verarbeitet. Daraus wurden bisher über 18.000 neue Querschnitte konstruiert und produziert.

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Die Kombination aus kreativer Konstruktion, einem breiten Spektrum unterschiedlichster Materialgüten sowie modernen Produktionstechnologien mündet in einem Portfolio sowohl an offenen als auch an geschweißten Sonderprofilen beziehungsweise kompletten Profilsystemen, die unter anderem auch für die Solartechnik und Photovoltaikanlagen zum Einsatz kommen. Dabei wird der Werkstoff Stahl bezüglich statischer Anforderungen auf die Tragkonstruktionen von Solarsystemen und Photovoltaikanlagen ausgelegt. Da die immer größer und damit effizienter werdenden Solarmodule und Photovoltaikelemente nach angepassten Unterkonstruktionen verlangen, bieten sich hier Stahlwerkstoffe an. Denn diese weisen gegenüber Alumaterialien bei gleichem Querschnitt den dreifach höheren Elastizitätsmodul und eine um den Faktor drei geringere Durchbiegung auf. Die Vorteile von Stahlprofilen liegen auf der Hand: Bei gleichem Querschnitt sind größere Spannweiten möglich, die Stützenabstände sind größer, es werden weniger Stützen und Unterkonstruktionen benötigt, der Montageaufwand verringert sich. Des Weiteren reduzieren sich die Investitionen für Solarsysteme und Photovoltaikanlagen und sie werden wirtschaftlich wieder interessanter, nachdem in Deutschland seit 2011 die Einspeise-Rückvergütung gekürzt wird. Welser Profile bietet heute einsatzoptimierte Produkte für kundenindividuelle Unterkonstruktionen an Solarsystemen und Photovoltaikanlagen, wie zum Beispiel Rammprofile, Horizontal- und Modulträger, an. Ausgangsmaterial sind Stahlwerkstoffe im Dickenbereich von 0,3 bis 8 mm und in Breiten bis 800 mm, die dann mit den erwähnten Profilieranlagen verformt werden. Verbunden mit einer angepassten Oberflächenveredelung führt dies zu langlebigen Produktlösungen.

Die Verbindungstechnologie wurde neu definiert

Aber nicht nur bezüglich Materialien und Formgebungsverfahren, sondern auch hinsichtlich Füge- und Verbindungstechnologie beschreitet Welser Profile immer wieder neue Wege. So geschehen bei manchen Stahlprofilen für die Unterkonstruktionen besagter Solarsysteme und Photovoltaikanlagen. Um die gewünschte Stabilität und hohe Steifigkeit der Profile zu erreichen, werden sie nach dem Kaltwalzen wahlweise verschweißt oder neuerdings mit dem hochproduktiven und sehr wirtschaftlichen Tox-Rundpunkt-Blechverbindungsverfahren (Tox ist eine geschützte Marke) gefügt. Mit dieser Clinch-Technologie der Tox-Pressotechnik GmbH & Co. KG, D-88250 Weingarten, lassen sich mehrere Bleche gleicher oder unterschiedlicher Dicken und Metallwerkstoffe lediglich durch Umformen unlösbar miteinander verbinden. Dies hat die vielfachen Vorteile, dass keine thermischen Einflüsse, welche zum Verzug führen oder die Korrosion fördern könnten, auf die Profile einwirken und dass keinerlei Zusatzwerkstoffe oder Verbindungselemente gebraucht werden. Da die Profile prozesssicher, weil vollautomatisch gefügt werden, können Arbeitsprozesse entfallen und somit kürzere Lieferzeiten erreicht werden. Des Weiteren wird dafür nur sehr wenig Energie benötigt und es ist so gut wie keine Wartung erforderlich. Das Tox-Rundpunkt-Blechverbindungsverfahren wird bei Welser für Stahlblechprofile aus dünneren Blechen angewendet, zum Beispiel zum Verbinden von zwei 1,5 mm dicken gewalzten und gefalzten Blechen zu langen Trägerprofilen. Zum Verbinden der Bleche werden mit einem Mehrfachwerkzeug in bestimmten Abständen Tox-Rundpunkte mit Durchmesser 8 mm gesetzt. Tox-Pressotechnik hat in diesem Fall die Technologie und die Rundpunkt-Werkzeuge, bestehend aus Matrize und Stempel, geliefert. Die spezifisch auf Stahlblech und Dicke abgestimmten Werkzeuge und Verbindungs-Presskräfte wurden im Tox-Technologiecenter ermittelt und im entsprechenden Testbericht dokumentiert. Damit ist gewährleistet, dass der Kunde immer passgenaue Tox-Werkzeuge erhält und dass die Fügequalität absolut reproduzierbar ist. Mit der Mehrpunkt-Pressvorrichtung werden die Tox-Clinch-Verbindungen ohne weiteren Maschinen- und Personalaufwand gesetzt, sodass neben einer hohen Prozesssicherheit und Verbindungsqualität auch die gewünschte Wirtschaftlichkeit gegeben ist.

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