Schweissen & Schneiden 2023 Steuerung pusht Produktivität beim Schweißen

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Der Fahrzeugbau setzt heute auf diverse Blechdicken und Materialkombinationen. Mit der neuen Steuerung PRC7000 von Bosch Rexroth sollen sich diese dennoch prozesssicher schweißen lassen.

Die Reduzierung von CO₂-Emissionen und Kraftstoffverbrauch ist ein maßgebliches Ziel in der Automobilbranche. Beim Fahrzeugbau geht der Trend deshalb hin zur Entwicklung immer leichterer und zunehmen sicherer Fahrzeuge, sagt Bosch Rexroth. Der hinlänglich bekannte Grund dafür ist, dass je weniger Masse es zu bewegen gilt, desto niedriger der Energiebedarf bei einem Fahrzeug ist. Die Fahrzeugsicherheit darf darunter aber nicht leiden. Gleichzeitig werden aber auch Design und Formen der Komponenten komplexer. Immer öfter kommen dabei auch Materialkombinationen zum Einsatz, um den aktuellen Anforderungen an Gewichtsreduzierung, Energieeffizienz, Crashsicherheit und Design gerecht zu werden. Dabei kommen immer leichtere Materialien wie Aluminium, Magnesium oder faserverstärkte Kunststoffe (Composites) zum Einsatz. Und auch für Elektrofahrzeuge gewinnt der Leichtbau an Relevanz, weil mit sinkendem Gewicht die Reichweite erhöht und die Batteriegröße reduziert werden können. Das stelle völlig neue Anforderungen an das Widerstandspunktschweißen. Bosch Rexroth biete deshalb mit der Schweißsteuerung PRC7000 eine Möglichkeit, mit der man sich schnell an Materialkombinationen anpassen könne, um garantiert eine sichere Schweißverbindung zu erreichen.

Diverse Materialeigenschaften müssen jetzt berücksichtigt werden

320 Teile, 80 Blechqualitäten nebst Beschichtungen in verschiedenen Dicken ergibt exemplarisch 500 Materialdickenkombinationen, die über 5.000 Schweißpunkte prozesssicher zu verbinden sind. „So kann heute eine Fahrzeugkarosserie aussehen. Und die Komplexität steigt“, betont Timm Bartmann, Leitung Vertrieb und Produktmanagement Prozessschweißen bei Bosch Rexroth. Dabei werden zum Beispiel verschiedene Metalle, Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe, wie GFK oder CFK gleichzeitig genutzt. „Das alles stellt jedoch große Anforderungen an das Widerstandspunktschweißen“, merkt der Experte an. Besonders anspruchsvoll werde es, wenn unterschiedliche Materialien miteinander verbunden werden müssen, weil jedes Material unterschiedliche Schweißeigenschaften hat, auf die man parametertechnisch eingehen müsse. Ein Beispiel hierfür sind Karosserieteile aus Aluminium, die zunehmend in modernen Autos verwendet werden. Sie sind leichter als Stahl, aber auch schwieriger zu schweißen. Hier sind spezielles Know-how und Techniken erforderlich, um eine sichere und stabile Verbindung zu schaffen.

Neue Schweißsteuerung beherrscht unterschiedliche Grenzbereiche

Und im Zuge der neuen Leichtbaukonzepte steigt der Einsatz von antikorrosionsbeschichteten, höchstfesten Stahlwerkstoffen im Fahrzeugbau in den vergangenen Jahren kontinuierlich an. Mit diesen Stählen können Bauteile ohne Funktionsverlust niedrigere Wandstärken haben. Diese Werkstoffe neigen jedoch beim Widerstandspunktschweißen zum Reißen, so Bartmann.

Noch schlimmer wird es, wenn beim Widerstandspunktschweißen Aluminium und Stahl vorliegen, weil zwei Grenzbereiche der Physik aufeinandertreffen. Stahl besitzt schließlich einen hohen elektrischen Widerstand, Aluminium dagegen einen geringeren. Die Schweißsteuerung PRC7000 von Bosch Rexroth beherrscht aber beide Grenzbereiche, wie man betont. Dazu wandeln Transformatoren die Ausgangsleistung der Schweißsteuerung passgenau für die jeweilige Schweißaufgabe um.

Mit der PRC7000 können also auch unterschiedliche Blechdickenkombinationen sowie Materialmischungen – von Stahl bis Aluminium – problemlos geschweißt werden. Die neue Schweißsteuerungsgeneration nutzt dafür adaptiver Regler sowie eine flexible Programmierbarkeit. Mit der Schweißsteuerung werden zudem reproduzierbare, perfekte Schweißpunkte machbar, wie Bosch Rexroth verspricht. So habe beispielsweise ein führender Automobilhersteller in einem neuen Fahrzeug erstmals in hoher Anzahl das Widerstandspunktschweißen von Aluminiumteilen am Fahrzeugchassis umgesetzt. In diesem Fall besteht die Hauptkarosse aus Aluminium und weist circa 2.000 Schweißpunkte mit unterschiedlichen Aluminiumblechkombinationen auf.

Es fügt sich, was bisher kaum zusammenkommen konnte

„Aufgrund vieler neuer Materialkombinationen werden auch die Prozessfenster immer kleiner und sind trotz gezielter Parametrierung der jeweiligen Fügeaufgabe mit konventionellen Widerstandssystemen nur bedingt schweißbar“, so die Erfahrung von Bartmann. Doch mit der PRC7000 sind auch solche verbindungstechnischen Hürden zu nehmen. Mit der integrierten Funktion „Adaptive Position Regulation“ etwa, ermögliche die PRC7000 das Schweißen in bisher nicht dagewesener Qualität. Dabei würden auch Verbindungen möglich, die bisher so nicht prozesssicher schweißbar waren.

Bosch Rexroth auf der Schweissen & Schneiden: Halle 3, Stand 3A67

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