Laserschneiden als Teil von Komplettsystemen zur Karosseriebearbeitung

Der Name Schuler steht für Pressen. „Darin liegt unsere Kernkompetenz“, betont Tobias Apfel, Leiter Unternehmenskommunikation der Schuler AG, „aber um komplette Systeme anbieten zu können, benötigen wir auch Laserschneidzellen.“ Deshalb wurde jetzt im Rahmen einer Hausmesse bei Schuler Automation in Heßdorf die neue Generation der 3D-Laserschneidanlage Mobilas vorgestellt.

Bei ihr wurde im Vergleich zum Vorgängermodell das Steuerungs- und Antriebskonzept verbessert. „Damit erreichen wir eine Verdoppelung der Verfahrgeschwindigkeit und der Beschleunigung“, erklärt Dr.-Ing. Bernd Pögel, Entwicklungsleiter bei der Schuler Automation GmbH & Co. KG.

Bei der Entwicklung der Schneidanlage galt es zwei Anforderungen zu erfüllen: „Die Maschine sollte sich sowohl für das Beschneiden von IHU-Bauteilen als auch die 3D-Bearbeitung von Blechformteilen eignen“, nennt Pögel die Vorgaben. Das Ergebnis ist eine Fünf-Achs-CNC-Laseranlage mit einem Arbeitsbereich von 3500 mm × 800 mm × 1200 mm, die sich auch für das Schweißen, Löten und Härten einsetzen lässt. Die maximale Verfahrgeschwindigkeit der X-Achse beträgt 100 m/min, Y- und Z-Achse verfahren mit 80 m/min. Dank des kartesischen Achssystems kann die modular aufgebaute Maschine mit CO2-, Nd:YAG- oder Faserlaser betrieben werden. Der Arbeitskopf hat eine kapazitiven Abstandssensorik.

Integration der Laserzelle in komplette Formhärtelinien

Im Fokus der Anwendungen steht die Integration der Laserschneidanlagen in komplette Formhärtelinien in der Automobilindustrie und deren Zulieferer. „Somit kann Schuler schlüsselfertige Komplettlösungen anbieten und der Kunde hat nur einen Ansprechpartner“, streicht Pögel den entscheidenden Vorteil heraus. Die Automobilhersteller setzen zunehmend auf formgehärtete Karosseriebauteile, weil sie einerseits ein geringeres Gewicht und andererseits eine höhere Festigkeit als konventionelle Stahlsorten aufweisen. „Doch das Beschneiden solcher Teile, zum Beispiel mit Feinschneidpressen, ist problematisch, weil komplexe Werkzeuge erforderlich sind, deren Standzeit aber nur gering ist“, verdeutlicht der Entwicklungsleiter.

Beim Formhärten werden die Platinen auf eine Temperatur zwischen 900 und 950 °C erwärmt und dann während der Formgebung im Werkzeug kontrolliert auf 150 bis 200 °C abgekühlt. Dadurch kommt es zu einer Steigerung der Zugfestigkeit von rund 500 N/mm² auf 1500 bis 1600 N/mm². Diese formgehärteten Bleche lassen sich mit dem Laser verschleißfrei bearbeiten.

Die Lasertechnik gehört zu Schuler Automation, und etwa 10% der 330 Mitarbeiter am Standort Heßdorf sind in diesem Bereich beschäftigt. „Die Laseranlagen dienen vorrangig zur Ergänzung unserer Pressensysteme“, macht Unternehmenssprecher Tobias Apfel klar, dass es nicht das Ziel ist, die Lasertechnik außerhalb der eigenen Linien anzubieten. Aber nachdem die Aktivitäten in den vergangenen Jahren etwas eingeschlafen waren, ist der Bereich jetzt wieder sehr gut ausgelastet. „Der Umsatz mit Laserzellen in den vergangenen zwölf Monaten betrug rund 10 Mio. Euro und der aktuelle Auftragsbestand liegt bei 12 Mio. Euro“, so Apfel.

Großauftrag von VW über zehn Laserschneidanlagen

Deutliches Zeichen für diese Entwicklung ist ein Großauftrag für Schuler Automation von Volkswagen. Für den neuen Laserpark II setzt das VW-Werk Kassel auf die Mobilas-Laserschneidanlagen zur Bearbeitung von formgehärteten Karosserieteilen und hat zehn Systeme bestellt. In Kassel verarbeitet VW täglich rund 120 t Formhärtestahl für die Karosserien der Modelle Passat, Tiguan, Eos, C-Coupé, Scirocco sowie Audi A4 und A5. Die 3D-Bearbeitung mit dem Laser ermöglicht dabei auch bei komplizierten Blechformteilen wie Tunnelbrücken eine sehr genaue und effiziente Fertigung.

Ein weiterer Auftrag steht auch bereits fest: Bei BMW soll die Laserzelle zum Auftragschweißen und Härten eingesetzt werden. Dort wird allerdings kein CO2-, sondern ein Faserlaser in die Anlage integriert. Dieser Lasertyp bietet laut Dr. Pögel einige Vorteile: „Die Spiegel in der Strahlführung können entfallen, es sind keine adaptiven Optiken zur Kompensation der Strahlweglänge notwendig und die kürzere Wellenlänge im Vergleich zum Gaslaser sorgt für eine bessere Einkopplung in das Material.“

Für die Integration des Faserlasers in die Bearbeitungsmaschine habe man bei Schuler eine gute konstruktive Lösung parat und setze große Hoffnungen in diese Strahlquelle. „Aber letztendlich entscheidet der Kunde, welchen Laser er einsetzen möchte“, verweist der Entwicklungsleiter darauf, dass man herstellerunabhängig die Laseranlage mit der am besten geeigneten Strahlquelle ausrüsten kann.