Flexibilität und Produktivität durch optimiertes Laserstrahlmanagement Neue Produktionslinien für mehrteilige Behälter von weil engineering

Der Spezialist für Laserschweißanlagen weil engineering bietet halb- bzw. vollautomatische Produktionslinien für zwei- bzw. dreiteilige Behälter, die auf der Linie komplett lasergeschweißt werden. Durch eine hohe Flexibilität, Produktivität und Prozesssicherheit gewährleisten die neuen Lösungen eine sehr hohe Qualität des Endprodukts.

weil engineering mit Sitz in Müllheim (Baden-Württemberg) ist im Bereich Maschinenbau spezialisiert auf Konstruktion und Bau von Laserschweißanlagen und entwickelt Komplettlösungen für verschiedenste Anwendungen. In den vergangenen Jahren sind weit über 100 Laseraggregate in die im Hause entwickelten und montierten Anlagen zur Fertigung von geschweißten Kurzrohren als Vorprodukte in der Automobilindustrie für Abgaskomponenten, Schalldämpfer, Katalysatorengehäuse, IHU-Strukturbauteilen sowie Motoren- und Getriebekomponenten, in der Heizungs- und Lüftungsindustrie zur Produktion von hochwertigen Lüftungs- und Kaminrohren erfolgreich integriert worden.

Das langjährige Know-how in der Kurzrohrherstellung und im Laserschweißen bringt weil engineering jetzt in Produktionslinien für zwei- bzw. dreiteilige Behälter ein. Hier bietet das Unternehmen Behälterherstellern sehr leistungsfähige und flexible halb- oder vollautomatische Fertigungslösungen.

Die Einsatzfelder sind:

zweiteilige Behälter (zwei Halbschalen) mit einer Rundnaht:

Gasflaschen, Ausgleichsdruckbehälter, LPG-Zylinder (Liquefied Petroleum Gas)+ incl. Anschweißen der Leitungsanschlüsse und Halterungen

dreiteilige Behälter (Mantel, zwei Böden) mit einer Längsnaht und zwei Rundnähten:

Druckbehälter, Gasdrucktanks wie NOS (Nitrous Oxide Systems), Feuerlöscher
Warmwasserspeicher, Boiler
Schalldämpfer
Fässer+ incl. Anschweißen der Leitungsanschlüsse und Halterungen

Im Gegensatz zu herkömmlichen Produktionslinien kommen in der Linie von weil engineering i. d. R. Laserschweißverfahren zum Einsatz. Neben Hochleistungslasern wie CO2- und Festkörperlasern können anwendungsbezogen andere Schweißquellen (WIG-, MSG- (MIG/MAG), Plasma-, CD / Widerstandsschweißen) verwendet werden.

Laserschweißen mit Vorteilen

Das Laserschweißen weist gegenüber dem verbreiteten MAG-Schweißen wichtige Vorteile bei der Behälterfertigung auf. Nachteile des MAG-Schweißens sind u. a. eine große Wärmeeinbringung (Verzug), eine vielfach optisch weniger ansprechende Schweißnaht sowie die Gefahr von Korrosionskanten und unverschweißten Spalten. Auch sind Anbindungsfehler schwerer detektierbar. Vorteile des Laserschweißens sind das minimierte Risiko für Bindefehler und ein geringerer Materialeinsatz, da es keine Überlappverbindungen gibt. Zudem fallen keine Kosten für einen Zusatzwerkstoff (Zusatzdraht) an. Auch sind die fertigen Teile innen und außen einfacher zu lackieren.

Die Fügepartner für die Behälter und Fässer sind pressenfallende Böden bzw. Halbschalen, längsnahtgeschweißte Rohre und in Abhängigkeit vom Endprodukt auch spanend hergestellte Flansche. Die Herausforderung beim Laserschweißen besteht in dem reproduzierbaren und präzisen Zusammenspiel von Werkstück, Spannwerkzeug und Laserstrahl. Die Schweißverbindung ist eine Stumpfnaht, die ohne den Einsatz von Zusatzdraht bzw. eines Zusatzwerkstoffs hergestellt wird. Dem Bauteilverzug kann durch eine ausgeklügelte Schweißfolge mit Heftpunkten entgegengewirkt werden. Die Laserschweißung erfordert des Weiteren eine angepasste Schweißnahtvorbereitung. weil engineering hat dafür spezielle Lösungen entwickelt.

Komplettpaket aus einer Hand

weil engineering bietet Behälterproduktionslinien für die halb- und vollautomatische Fertigung als Komplettpaket mit durchgängiger Prozesskette vom Coil bis zum lasergeschweißten Fertigteil an. Die Linien können mit Produktionsleistungen von bis zu 2.000 Teilen pro Schicht (Taktzeit 15 s) bereitgestellt werden. Bauteile mit einem Rohrdurchmesser von 120 bis 600 mm, Rohrlängen bis maximal 2.000 mm und einer Blechstärke bis 3,5 mm können derzeit realisiert werden.

Zentrale Komponenten jeder Linie sind:

Coil- und Richtstation
Platinenausschnitte/-zuschnitte
Transfereinrichtungen
Rundbiegemaschine
Längsnahtschweißanlage (Mäntel)
Anschweißen von Anbauteilen
Rundnahtschweißanlage

In Abhängigkeit vom Automatisierungsgrad und dem Endprodukt können noch weitere Maschinen wie z. B. Schweißanlagen für Leitungsanschlüsse und Haltewinkel sowie Handlings- und Fördereinrichtungen hinzukommen. Der Prozessablauf soll im Folgenden am Beispiel einer halbautomatischen Linie für die Boilerherstellung kurz beschrieben werden.

Direkt nach dem Abwickeln vom Coil und Richten des Blechs werden mit einem Laser Ein- und Auslassöffnungen in die Abwicklung geschnitten. Auch der Längenzuschnitt des Blechs erfolgt mit dem Laser. Danach wird die bearbeitete Platine in einer Rundbiegemaschine zu einem Rohr geformt. Ein Handlingsystem übergibt das Rohr anschließend an eine Längsnahtschweißanlage, in der es mit einem Laser geschweißt wird.

In einem Zwischenschritt werden je nach Verwendungszweck Leitungsanschlüsse, Halterungen oder andere Anschweißteile an den Mantel angebracht. Je nach Anforderung können manuelle, halb- oder vollautomatisch zu beschickende Stationen vorgesehen werden. Bei halbautomatischen Anlagen besteht die Aufgabe eines Werkers darin, die Bearbeitungsstation manuell zu be- und entladen und das Rohr in die jeweilige Bearbeitungsposition zu bringen. Das Aufsetzen und Schweißen der Anschweißteile selbst erfolgt automatisch. Anschließend können nach Bedarf z. B. in den künftigen Boiler/Warmwasserspeicher bereitgestellte Innenteile, wie z. B. das Heizelement, eingebaut werden. Im nächsten Produktionsschritt werden der Rohrumfang gemessen, die Rohrenden beschnitten und die Lage der Längsschweißnaht erfasst. Den Schlusspunkt bildet das gleichzeitige Verschweißen der beiden Böden mit dem Mantel mit zwei Lasern.

Hohe Bauteilqualität und Flexibilität

Die neuen Produktionslinien von weil engineering bieten eine hohe Bauteilqualität und zeichnen sich durch hohe Produktivität und Flexibilität aus.
Dr. Holger Walch