Der Laser bleibt Trumpfin der Blechbearbeitung

Geht es um wirtschaft-liche Blechbearbeitung, sind flexiblen Lasern kaum noch Grenzen gesetzt – doch auch Plasma- und Wasserstrahl-schneiden empfehlen sich als interessante Alternativen.

Rund 1200 Aussteller präsentierten ihre Exponate in Hannover vor 63 500 Fachbesuchern. Und dass im zweijährigen Messeabstand so manche Innovation betriebsreif wird, liegt auf der Hand. „Beim Schweißen eröffnet der Laser viele Vorteile, die Lasernähte sind jedoch vergleichsweise schmal. Vor allem beim Karosserieschweißen kann deshalb die toleranzbedingte Spaltbildung zum Problem werden“, so Dr.-Ing. Björn Wedel von der Firma Highyag Lasertechnologie GmbH in Stahnsdorf auf der Euroblech 2000. Das Unternehmen entwickelte daher einen Hybrid-Schweißkopf, der den kombinierten Einsatz von Laser- und MIG-Schweißverfahren ermöglicht. In der Kombination führe der MIG-Brenner zu einer breiteren Naht und damit zu einer besseren Spaltüberbrückung, während der Laser eine bessere Einschweißtiefe ermögliche. Bei dieser Konstruktion sei es zudem gelungen, eine besonders schlanke Bauform zu erreichen, mit entsprechenden Vorteilen bezüglich der Zugänglichkeit zum Werkstück.
Die Finnpower Lillbacka GmbH aus Hallbergmoos wiederum setzt bei ihrem Laserschneidsystem auf die besonders hohe Dynamik von Linearantrieben: „Der Bearbeitungskopf unseres Laser-Schneidsystems beschleunigt mit 2 g und erreicht eine maximale Geschwindigkeit von 300 m/min“, weiß Sylvia Carlile-Gierisch, bei Finnpower für Marketing zuständig. Dies sei speziell bei dünnem Blech wichtige Voraussetzung zur Verringerung der Bearbeitungszeit. Gerade bei den hohen Geschwindigkeiten komme es zudem entscheidend auf die Qualität der Bahnsteuerung an, damit aus einem Rechteck kein Langloch werde.
Bei der Firma Amada GmbH, Haan, geht es um die Integration von Hochleistungslaser und unterstützender Peripherie. „Besonderheit unserer neuen Laserschneidanlage ist ein Entnahmesystem, das simultan zum Schneidprozess die fertigen Teile vollautomatisch entnimmt und so Verluste an Hauptzeit vermeidet“, betont Jörg Wilhelm, Abteilungsleiter Verkauf Inland. Kurz vor dem letzten Schnitt werde das ausgeschnittene Teil mit Hilfe von Vakuumsaugern fixiert, nach Schnittende sicher entnommen und sortiert abgestapelt. Eine Wechselpalette an der Beladeseite ermöglicht es, zeitgleich mit der Entsorgung des Restgitters neues Material aufzulegen. Das System erreicht Schneidgeschwindigkeiten bis zu 20 m/min und schneidet normalen Stahl bis zu 20 mm, Edelstahl bis zu 12 mm Dicke.
Trumpf und Haas-Laser stellten auf der Euroblech ebenfalls eine attraktive Neuheit im Bereich der Blechfertigung vor: Die Integration des Laserschweißprozesses in eine Trumpf-Abkantpresse.
Auf dem Hinteranschlagsystem der Abkantpresse werden dabei eine oder mehrere Fokussierungsoptiken zum Laserschweißen positioniert. Der Laserstrahl wird von einem Festkörperlaser von Haas-Laser über flexible Laserlichtkabel zur Arbeitsstation geführt und dort fokussiert. Als Laseraggregate können hierbei gepulste und kontinuierlich emittierende Festkörperlaser von 40 W bis 4000 W eingesetzt werden, so dass für jede Aufgabe der Materialberabeitung der optimale Laser verfügbar ist.
Das Bauteil erhält nun zunächst durch das Abkanten die gewünschte dreidimensionale Geometrie und wird anschließend in einer in die Abkantpresse integrierten Laserstation gefügt. Die dafür notwendige Positionierung und Fixierung des Bauteils wird von den verschiedenen Achsen der Trumpf-Abkantpresse und der dazugehörigen Steuerungssoftware realisiert. Ebenso die Bewegung der Fokussierungsoptiken zur Erzeugung der Fügelinie. Zeitgleich mit dem Programmstart für den Ablauf der programmierten Bewegung des Hinteranschlages wird das Laserschweißprogramm gestartet. Dies ermöglicht beliebige Fügegeometrien. Während des Schweißprozesses ist die notwendige Lasersicherheit durch eine lokal angebrachte Abschirmung realisiert.
Aus der Kombination der Arbeitsschritte Biegen und Fügen in einer Arbeitsstation resultieren für den Anwender sowohl Zeit- als auch Kostenvorteile. Zunächst entfällt die Zwischenlagerung der Bauteile nach dem Biegeprozess. Des weiteren kann auf die Investition in eine spezielle Fügemaschine, die über Positionier-, Fixier- und Bewegungsfunktionen verfügt, verzichten werden.
„In der Blechbearbeitung hat sich der Laser längst vom Exoten zum universellen und flexiblen Standardwerkzeug entwickelt“, bestätigt Dipl.-Ing Jörg Werhahn vom Laser Zentrum Hannover. Die gängige Methode zur Erstellung des benötigten NC-Programms sei nach wie vor das Teach-in, bei dem der Laserbearbeitungskopf entlang der Schneidkontur geführt werde. „Die Programmierung komplexer Bearbeitungsaufgaben kann leicht einige Stunden beanspruchen, in der Maschinenbediener und Laseranlage gebunden sind“, weiß Jörg Werhan. Das Laserzentrum habe deshalb mit Industriepartnern das Programmiersystem Prolas entwickelt, mit dem die Programmierung in den PC verlegt werde. Eine Fertigungssimulation stellt sicher, dass die spätere Bearbeitung kollisionsfrei verläuft.
Doch auch die Wasserstrahltechnik empfiehlt sich als attraktive Alternative. „Das Wasserstrahlschneiden hat den Vorteil, dass mit nur einer Anlage eine sehr große Bandbreite an Materialien verarbeitet werden kann“, weiß Angelika Würfel, Marketingassistentin der Flow Europe GmbH aus Darmstadt. Bei dem mit Abrasivpartikeln beladenen Hochdruck-Wasserstrahl und einem Druck von 4100 bar sei es relativ unerheblich, ob er auf Kohlenstoffstahl, Aluminium, Kupfer, Edelstahl, Glas, Gummi oder Keramik treffe. Bezüglich der Materialdicke könne man von Folien bis zu 150 mm dicken Platten alles verarbeiten bei dünnen Materialien könne deshalb die Produktivität durch Stapelverarbeitung erhöht werden. Zudem müsse sich der Bearbeiter nicht mit unterschiedlichen Werkzeugen befassen und brauche sich nicht mit Dingen wie der Wahl des richtigen Prozessgases zu belasten.
„Während der Laser bei dünnen Blechen hohe Geschwindigkeiten vorlegen kann, tut er sich bei dickerem Material schwerer. Vor allem in diesem Bereich ist unsere Plasma-Schneidtechnologie deutlich überlegen“, sagt Paul C. Dietz, Technischer Leiter der Hypertherm Plasmatechnik GmbH aus Hanau. Mit dem Plasmasystem erreiche man in dünnem Material Schnittgeschwindigkeiten bis zu über 5,5 m/min, und selbst ein 20 mm dickes Stahlblech könne noch mit einer Geschwindigkeit von über 1,5 m/min geschnitten werden. Die Plasma-Technologie eigne sich zudem auch für die Verarbeitung von Edelstählen und Aluminium.
Auch wenn neuere Technologien wie Laserschweißen oder MIG-Löten das Besucherinteresse fesselten, dürfte die herkömmliche Punktschweißmethode auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. „Unsere neue Zange mit CNC-gesteuerter Schließbewegung ist im Vergleich zur bisher üblichen Pneumatik-Betätigung deutlich fortschrittlicher“, so Georg Stahl, Gebietsverkaufsleiter der Aro Schweißmaschinen GmbH aus Augsburg. Die elektronische Steuerung ermögliche eine wesentlich präzisere Kontrolle des Schweißvorgangs, insbesondere der Kräfte beim Aufsetzen der Elektroden auf das Blech. Dies ermögliche eine gute Synchronisation von Anpresskraft und Stärke des Schweißstroms und damit eine bessere Konstanz des Schweißergebnisses. Durch das „weichere“ Aufsetzen lebe zudem die Elektrode deutlich länger. Zudem brauche man beim Weiterfahren die Zange jeweils nur so weit zu öffnen, wie für den nächsten Arbeitspunkt erforderlich sei. Die so mögliche Einsparung unnötiger „Totzeit“ für Hubbewegungen erhöhe die Produktivität um bis zu 38 %.
Und auch der Leichtbau ist weiter auf schnellem Vormarsch, wie sich in Hannover zeigte: „Sowohl bei der Außenhaut als auch bei Strukturteilen kommt beim Automobil immer häufiger Aluminium zum Einsatz“, so Dipl.-Wirtsch.-Ing. Andreas Trost von der Abteilung Marketing der Schuler SMG GmbH & Co. KG aus Waghäusel. Das Leichtmetall verhalte sich anders als Stahl, was bei der Auslegung von Werkzeugen berücksichtigt werden müsse. Schuler habe sich darauf eingestellt und könne für seine Kunden die gesamte hierfür benötigte Prozesskette sowohl im Karosseriebau als auch beim Innenhochdruck-Umformen (IHU) realisieren.
„Als Vormaterial für IHU-Anwendungen benötigt man Rohre, die präzise in komplexen Geometrien gebogen sind“, erläutert dazu Dipl.-Betriebswirt Jenny Vollmer, Referentin der Geschäftsleitung der Trumpf Pulzer GmbH & Co. KG aus Reutlingen. Das Unternehmen entwickelte hierfür eine neuartige, CNC-gesteuerte Rohr- und Profilbiegemaschine mit einem frei tragenden, servo-hydraulischen Biegekopf, der hochpräzise Biegungen in mehreren Radien ermöglicht. Eine speziell entwickelte logistische Verkettung mit Werkstückmagazinen und Roboterhandling ermöglicht hierbei optimale Produktivität.
Beim Herstellen von kurzen, rohrförmigen Körpern aus Blech, beispielsweise für Auto-Katalysatoren, durchlaufen die Bleche zunächst eine Biegemaschine und werden danach geschweißt. „Bisher ging die Lageorientierung der Bleche mit Entnahme aus der Biegemaschine verloren. Vor dem Schweißen musste erst wieder die Spaltlage bestimmt werden, was natürlich Zeit und Genauigkeit kostete“, verrät Susanne Tegel vom Vertrieb der Weil Engineering GmbH aus Mülheim. Deshalb entwickelte das Unternehmen ein Kombisystem mit der Bezeichnung Twinmaster, in dem beide Arbeitsgänge nacheinander ablaufen. Die Bleche werden gegen einen Steg gerundet und lagerichtig in das Spannwerkzeug der Schweißstation geschoben, wo sie im Durchlauf geschweißt werden. K. VOLLRATH/SCHMIDT/Kip