Laserhybridschweißen So fügen sich Aluminium-Strangpressprofile wirtschaftlicher

Der Automobilzulieferer Alu Menziken setzt beim Schweißen von Strangpressprofilen auf das Laserhybrid-Verfahren. Warum das so ist, können Sie hier erfahren...

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Schages GmbH & Co.KG

Technologie-Institut für Metall & Engineering GmbH

Fronius Deutschland GmbH

Die Alu Menziken Euromotive GmbH mit Standort Ranshofen in Oberösterreich wurde im November 2014 als hundertprozentige Tochter des Schweizer Unternehmens Alu Menziken Extrusions AG gegründet. Konzernweit sind rund 700 Mitarbeiter beschäftigt, davon 150 in Ranshofen, heißt es. Dort entwickelt und produziert Alu Menziken moderne Aluminium-Leichtbaukomponenten und -systeme für die Automobil- und Luftfahrtindustrie. Im Segment Automotive haben sich die Österreicher als Zulieferer für Premiumhersteller, Sportwagenbauer und die E-Mobilität einen Namen gemacht. Typische Komponenten und Baugruppen seien Crash-Management-Systeme, Sitzstrukturen, Überrollsysteme und Batterieboxen.

Erfahrung und Know-how fürs Aluminiumschweißen

Die Automobilbranche fordere nahezu ebene und verzugsfreie Schweißergebnisse. Gleichzeitig werden die Komponenten immer großflächiger und schwieriger in reproduzierbarer Qualität zu schweißen, sagt Alu Menziken. Noch bevor Batteriewannen millimetergenau in die Chassis der Fahrzeuge eingepasst würden, seien sie einer Dichtheitsprüfung zu unterziehen. Der Grund ist, dass alle Batteriewannen nicht nur luftdicht, sondern auch spritzwassergeschützt sein müssen – eine echte Herausforderung für die Schweißtechniker.

Wegen der hohen Anforderungen an Oberflächenbeschaffenheit, Wärmeleitfähigkeit oder Sauberkeit ist das Schweißen von Aluminium an sich schon besonders anspruchsvoll. Es erfordere nicht nur viel Know-how in Bezug auf die Nahtvorbereitung oder das Erstellen der Schweißparameter, sondern auch in puncto richtige Schweißreihenfolge, was verhindern soll, dass sich einzelne Wannenelemente verziehen. Aber Alu Menziken hat dieses Spezialwissen. Das Unternehmen ist nach EN ISO 3834-2 TÜV zertifiziert und beschäftigt neben qualifizierten Schweißexperten eine externe Schweißaufsicht als wesentlichen Bestandteil seines Qualitätsmanagementsystems, betonen die Oberösterreicher. Geschweißt würden hauptsächlich Aluminiumlegierungen der Serie 5000 bis 7000.

Das noch favorisierte Rührreibschweißen hat seine Nachteile

Derzeit bevorzugt die Autobrachne, wie es heißt, noch das Rührreibschweißen. Das verbraucht nämlich weder Gas noch Zusatzwerkstoffe und fügt die Bauteile wegen der relativ geringen Temperaturen – bei Aluminium etwa 550 °C – nahezu verzugsfrei. Dabei taucht ein rotierendes Werkzeug (der sogenannte Pin) mit hoher Kraft in den Fügespalt ein. Er erwärmt die Schweißzone innerhalb weniger Sekunden bis kurz unter den Schmelzpunkt. Sobald der Werkstoff zu erweichen beginnt, setzt die Vorwärtsbewegung des Pins ein, der nun mit hoher Anpresskraft entlang der Fügelinie rotiert. Das um den Pin herum schmelzende Aluminium verbindet sich und bildet in der Folge die stoffschlüssige Verbindung.

Zum Schluss stoppt die Vorwärtsbewegung und das sich drehende Werkzeug wird aus der Schweißzone gezogen. Doch genau diese Bewegung ist von Nachteil. Denn wo das Rotationswerkzeug den Grundwerkstoff verlässt, entsteht ein Loch. Der Konstrukteur muss deshalb einen sogenannten Bauteilüberstand einplanen, der nach dem Rührreibschweißen auch noch entfernt werden muss. Ein weiteres Problem bestehe dadurch, dass beim Rührreibschweißen, englisch Friction Stir Welding, keine Kehlnähten machbar seien. Stumpf- und Kehlnähte erforderten immer zwei separate Arbeitsgänge, weil sie nicht mit demselben Schweißkopf ausgeführt werden könnten. Beim Laserhybridschweißen in PA- und PB-Position ist das hingegen möglich, betont Fronius.

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