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Produkte und Lösungen, 16.05.2006, 13:05

Ausgezeichnet: Neue Laseroptik zum Schweißen von Tailored Blanks

Für die Entwicklung einer neuen Laserschweißoptik hat eine Arbeitsgruppe um Stefan Wischmann von der ThyssenKrupp Steel AG den Innovationspreis Lasertechnik 2006 erhalten. Der als Leiter Strahl- und Sensortechnik in der Division Auto von ThyssenKrupp Steel tätige Diplom-Ingenieur hat mit seinem Team die Innovation Beam Control Optik (BCO) entwickelt und damit die Voraussetzungen für mehr Präzision, höhere Qualität und größere Produktivität beim Laserschweißen nicht linearer Tailored Blanks geschaffen. Der alle zwei Jahre vom Arbeitskreis Lasertechnik e.V. ausgelobte Preis wurde dem 34jährigen in der Aula Carolina zu Aachen überreicht.

Nicht lineare Tailored Blanks, von ThyssenKrupp Steel unter dem Markennamen Thyssen Engineered Blanks® entwickelt, sind Stahlplatinen, die aus Einzelblechen unterschiedlicher Festigkeit, Dicke oder Oberflächenbeschaffenheit zusammengefügt werden. Im Unterschied zu einfachen Tailored Blanks besitzen Thyssen Engineered Blanks® nicht lineare, also in freien Radien verlaufende Schweißnähte. Hierdurch können die Platinen, aus denen in den Presswerken der Automobilhersteller Karosserie- und Chassisteile gefertigt werden, sehr genau auf die im fertigen Bauteil herrschenden Belastungsverhältnisse zugeschnitten werden. Damit lassen sich Gewichtseinsparungen von 20 bis 40 Prozent erzielen.

Gefertigt werden Engineered Blanks auf automatisierten Fertigungslinien, wo die im so genannten Stumpfstoß aneinander gelegten Einzelbleche auf Spannvorrichtungen unter einem Laserschweißportal hindurch geführt werden. Das Portal ist quer zur Laufrichtung der Blanks beweglich, so dass der Laserschweißkopf dem vom Nahtverfolgungssensor erfassten Stumpfstoß folgen kann. Allerdings muss dabei stets das ganze Portalgewicht bewegt werden, so dass es aufwändiger und teurer Steuerungs- und Regelsysteme bedarf, um die Trägheit der bewegten Massen zu überwinden und die geforderte Präzision beim Schweißen einzuhalten.

Die Gruppe um Stefan Wischmann hat für dieses Problem jetzt eine wesentlich einfachere Lösung entwickelt: Beim BCO wird nicht mehr der gesamte Laserschweißkopf oder gar das gesamte Schweißportal bewegt, um der Schweißnaht zu folgen, sondern nur der Laserstrahl. Dafür sorgt ein kleiner Scannerspiegel, je nach Anwendung etwa 50 Millimeter im Durchmesser, der bis zu 200 Mal in der Sekunde seine Position ändern kann und den Laser so punktgenau auf der Schweißposition hält. Der Nahtverfolgungssensor meldet nahezu ohne Vorlaufzeit die genaue Position an eine Elektronikeinheit, die den Scannerspiegel steuert.

Anders als bei der herkömmlichen Lösung, bei der der Sensor bis zu 30 Millimeter vor dem Punkt positioniert ist, an dem der Laserstrahl auf die Schweißnaht trifft, wird bei der Beam Control Optik unmittelbar davor gemessen. Entsprechend präziser kann der Laserstrahl gesteuert werden. Die Entwicklung einer neuartigen Sensorik, deren Funktion trotz der Nähe zum Schweißpunkt und der dort entstehenden Helligkeit gewährleistet bleibt, ist ebenfalls Teil der BCO Innovation.

Das BCO-System ist eine selbstständige Einheit, die an beliebige Handhabungssysteme angebracht werden kann. So wird es mit der neuen Technologie möglich, statt teurer Schweißportale vergleichsweise preisgünstige Industrieroboter für die Produktion von Tailored Blanks mit nicht linearer Schweißnaht einzusetzen. Die Anforderungen an die Genauigkeiten der Roboter sind gering, denn die Beam Control Optik sorgt dafür, dass der Laserstrahl stets präzise auf der Schweißnaht bleibt. Weitere Vorteile der neuen Technologie sind kürzere Produktwechselzeiten, und höhere Schweißgeschwindigkeiten sowie eine verbesserte Fertigungsqualität bei weniger Ausschuss. Wesentliche Teile der neuen Technologie sind für ThyssenKrupp Steel zum Patent angemeldet.

Diese Presse-Information finden Sie auch im Internet unter: www.thyssenkrupp-steel.de

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