Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Punktgenau, hochproduktiv: Laserschweißen im „Getriebebau 2.0“

29.11.2012
Von der Doppelkupplung bis hin zum klassischen Differenzial: Die Getriebetechnologie ist ein zentrales Forschungsfeld der Automobilindustrie.

Mit neuen Werkstoffen und veränderten Geometrien optimieren Konstrukteure die Funktion der unterschiedlichen Getrieberäder. Zudem werden sie in immer größeren Stückzahlen benötigt – zum Beispiel, weil in vielen Pkw-Modellen die Anzahl der Schaltgänge zunimmt.


Herr Dr. Andreas Mootz ist Geschäftsführer der EMAG Automation GmbH mit Sitz in Heubach und für die Technologieentwicklung Produktionslaserschweißen verantwortlich.


Laserschweißen eines Synchronrads auf ein Zahnrad. Halbierte Betriebskosten durch den neuen Faserlaser in der ELC 160.

Mit welchen Anlagen-Innovationen die Effektivität in den dafür benötigten Produktionsprozessen weiter vorangetrieben wird, verdeutlicht das Beispiel Laserschweißen. Die Spezialisten von EMAG entwickeln mit ihrer ELC-Baureihe ganzheitliche Lösungen, die das Verfahren hochproduktiv einsetzen. Ihre große Erfahrung mit dem Produktionsprozess vieler typischer Getriebe-Bauteile bringen sie dabei zielgerichtet mit ein.

Der erste Blick auf eine typische Getriebekomponente macht die Herausforderung deutlich: Selbst ein kleines Zahnrad mit integriertem Synchronrad ist relativ komplex konstruiert. Um es effizient und hochgenau herstellen zu können, werden zunächst zwei verschiedene Komponenten produziert. Anschließend erfolgt ein Füge- und Schweiß-Prozess, der sie miteinander verbindet. „An dieser Stelle kommt im modernen Getriebebau zumeist das Laserschweißen zum Einsatz“, erklärt Dr. Andreas Mootz, Geschäftsführer EMAG Automation.

„Bei dem Verfahren lässt sich die Energie des Laserstrahls exakt dosieren und konzentrieren. Dadurch sind auf der einen Seite die Verzüge minimal und es wird eine hohe Schweißgeschwindigkeit erreicht.“ Auf der anderen Seite ist das von EMAG verwendete Schweißverfahren, bei dem ein Festkörperlaser zum Einsatz kommt, außergewöhnlich energieeffizient. Während ein klassischer Kohlendioxid-Laser einen Wirkungsrad von gerade einmal acht Prozent aufweist, können die EMAG-Spezialisten bei ihrer Technologie auf einen Wirkungsgrad von rund 20 Prozent setzen. Mit anderen Worten: ¬Man benötigt deutlich weniger Strom, um die gleiche optische Leistung zu erreichen. Die Energiekosten in der Produktion sinken massiv.

Stationäre Schweiß-Vorrichtung punktet

Ähnlich effektiv für den Gesamtprozess ist die Integration verschiedener Produktionsabläufe innerhalb der ELC-Anlagen. Zu Beginn belädt sich die Werkstück-Spindel per Pick-up-Verfahren selbst. Die Bauteil-Komponenten werden mittels Fügepresse gespannt und gleichzeitig im Fügeprozess verbunden. Dabei garantiert die Spanntechnik eine sehr genaue Positionierung des Bauteils und somit optimale Bedingungen für das Schweißen. Die Konstruktion der stationären Optik sorgt für höchste Betriebssicherheit und optimale optische Stabilität der Anlage und des Schweißprozesses. Abhängig vom Werkstück bzw. Werkstoff können die Komponenten vor dem Schweißen induktiv vorgewärmt und abschließend gebürstet werden ¬– in jedem Fall erfolgen alle Prozesse innerhalb einer Aufspannung. Der komplette Schweiß- und Verfüge-Prozess für ein Getrieberad erfolgt in nur 12 Sekunden, die Komponenten eines Differenzials sind auf diese Weise in maximal 40 Sekunden fertig miteinander verschweißt.

Fortschritte beim Leichtbau durch Laserschweißen

Am Beispiel Differenzialgehäuse wird besonders deutlich, welche Möglichkeiten die Laserschweiß-Technologie auch für die allgemeine Entwicklung im Automobilbau eröffnet: So wird seit einiger Zeit bei deutschen Automobilunternehmen die bisher verwendete Schraubverbindung zwischen Ausgleichsgetriebegehäuse und Tellerrad durch eine Schweißverbindung ersetzt. Die Folge: Die Materialkosten sinken, gleichzeitig wird das Gewicht des Bauteils um rund 1,2 Kilo leichter. „Mit Blick auf den voranschreitenden Leichtbau im Automobilbereich ist diese Einsparung natürlich eine Welt“, erklärt Mootz.

Kunden profitieren von Erfahrungswissen

Insgesamt blicken die Heubacher Schweiß-Spezialisten auf eine beeindruckende Erfolgsgeschichte zurück: In den letzten zehn Jahren wurden über 50 Anlagen der ELC-Baureihe verkauft. Alle führenden Automobilisten haben die Anlagen im Einsatz. Bei Festkörperlaser-Anlagen für die Produktion von Getriebe- und Powertrain-Komponenten ist das Unternehmen weltweit führend. Was ist die Ursache für diesen Erfolg? „Entscheidend ist in jedem Fall, dass wir bei diesen Bauteilen über ein großes Maß an Erfahrungswissen verfügen. Wir kennen den gesamten Produktionsablauf vom anfänglichen Drehen, und Schleifen über das Schweißen bis hin zu abschließenden Ultraschall-Prüfprozessen“, betont Mootz. „Diese vollständige Prozesskette können wir komplett entwickeln und konstruieren. Auf diese Weise ist die Planung von neuen Produktionsstätten und die Erweiterung von bestehenden natürlich massiv vereinfacht.“

Allgemeine Marktentwicklung positiv

Auf der anderen Seite spielt die allgemeine Marktentwicklung den deutschen Maschinenbauern in die Karten: Nicht nur die erfolgreichen Doppelkupplungstriebe sorgen dafür, dass mehr Zahnräder produziert werden müssen. Auch konventionelle Schaltgetriebe verfügen in der Tendenz über mehr Gänge, weil auf diese Weise der Verbrauch sinkt und sich der Fahrkomfort verbessert. „Vor diesem Hintergrund bieten wir eine bewährte Schweißtechnologie, die einerseits für energiesparende und hochgenaue Herstellungsprozesse sorgt, andererseits mithelfen kann, den Leichtbau voranzutreiben und dabei noch Produktionskosten senkt. Das ist eine erfolgreiche und überzeugende Kombination“, so Mootz abschließend.

Oliver Hagenlocher | EMAG
Weitere Informationen:
http://www.emag.com

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht eldec-Technologie im Maschinenbau: Standardisierte Hochleistungsgeneratoren für exzellente Maschinenbaulösungen
15.12.2016 | EMAG eldec Induction GmbH

nachricht Neuer Fräser arbeitet schneller und spart Energie
12.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie