Roboterzelle für das WIG-Schweißen

Hohe Schweißqualität per Roboter

Im Ofenbau spielen saubere Schweißnähte eine entscheidende Rolle, vor allem beim Verschweißen der Abschirmplatte für die Brennkammer. Das kann durch einen anspruchsvollen Werkstoff, wie austenitischen Edelstahl, erschwert werden, der einer genauen Kontrolle der Schweißtemperatur und Stromstärke bedarf. Eine Roboterzelle zum WIG-Schweißen sorgt hier mithilfe eines Sechsachs-Schweißroboters für gleichbleibend hohe Schweißqualität.

Blick in die eingehauste Schweißzelle Easy Arc von OTC: Der Schweißroboter vom Typ V8 produziert im WIG-Schweißverfahren das gewünschte Ergebnis. (Bild: OTC Daihen Europe GmbH)

Die Firma PTS Prototypenteile und System Technik konzentriert sich seit 2006 auf die Entwicklung, Produktion und Prüfung von Fahrzeugkomponenten, insbesondere auf Abgassysteme und medienführende Bauteile. Das Unternehmen fertigt sowohl Prototypen als auch Kleinserien für PKW (auch Rennfahrzeuge), Nutzfahrzeuge sowie Luft,- Wasser- oder Schienenfahrzeuge. Die Produktionsarbeiten sind sowohl räumlich als auch fertigungstechnisch in zwei Bereiche – die Prototypenentwicklung und die Kleinserienherstellung – unterteilt. „Das versetzt uns in die Lage, spontan Aufträge in beiden Segmenten abzuwickeln“, so Geschäftsführer Martin Kunze.

Mit der Roboterzelle von OTC fiel die Entscheidung zugunsten einer wassergekühlten WIG-Schweißmaschine vom Typ DA300P, deren Schweißqualität gute Ergebnisse erzielt. (Bild: OTC Daihen Europe GmbH)

Roboterzelle für Kleinserien

Durch ihre Flexibilität sowie die entsprechenden Lagerhaltungskapazitäten sieht sich PTS in der Lage, unmittelbar auf sich ändernde Marktanforderungen zu reagieren. Wie hoch die maximale Stückzahl einer Serie aus dem Hause PTS ausfällt, hängt laut Kunze von der erforderlichen Fertigungstiefe ab. Bei besonderen Aufträgen ist das Unternehmen auch bereit, maschinell aufzustocken oder eigene Fertigungsinseln in der Produktion zu schaffen. So verhielt es sich auch Anfang 2019, als sich Kunze für eine Roboterzelle zum WIG-Schweißen interessierte, um seine Kleinserienproduktion für den Automotive-Bereich zu entlasten. Da es sich für PTS um die erste Roboterzelle für Kleinserien handelte, verließ sich der Unternehmer auf einen zuverlässigen Ratgeber und dessen Empfehlung, sich für eine EasyArc-Roboterzelle von OTC zu entscheiden. Kurz darauf stand die entsprechende Schweißzelle mit einem Sechsachs-Schweißroboter vom Typ FD-V8, einem Horizontal-Dreh-Positionierer, Brenner, passender Stromquelle, Synchromotion-Software und Easy-Teach-Steuerung zur Verfügung.

PTS gelang es mit der kompakten Roboterzelle eine hohe Gefügequalität der Schweißnähte zu erzielen: der Startschuss für eine neue Kleinserie. (Bild: OTC Daihen Europe GmbH)

Wassergekühlte WIG-Schweißmaschine

Nach der programmiertechnischen Einweisung stand als erstes das Verschweißen von polierten und verchromten Blenden mit Abgasrohren auf dem Programm. „Um für solche Fälle gut gerüstet zu sein, haben wir uns von vornherein für die WIG-Variante entschieden. Bei der Produktion unserer Kleinserien müssen wir Schweißspritzer ausschließen. Diese wären aber beim MIG/MAG-Schweißen unvermeidbar gewesen“, so Kunze. Mit der Roboterzelle von OTC fiel deshalb auch die Entscheidung zugunsten einer wassergekühlten WIG-Schweißmaschine vom Typ DA300P, deren Schweißqualität selbst bei dünnen Blechen gute Ergebnisse erzielt.

Schweißaufgabe aus dem Ofenbau

„Ganz entgegen unseres ursprünglichen Vorhabens ging es beim ersten konkreten Auftrag mit der Roboterzelle um eine Schweißaufgabe für einen völlig neuen Kunden. Dieser kam überraschenderweise nicht aus dem Automotive-, sondern aus dem Ofenbau. Das Ganze war für uns gleich im doppelten Sinne eine Bewährungsprobe: Die Zusammenarbeit mit dem neuen Kunden hing von einer Roboterzelle ab, mit der wir zuvor keinerlei Erfahrungen sammeln konnten“, erklärt Kunze. „Die Aufgabe bestand darin, eine Abschirmplatte für eine Brennkammer mit drei Rohren zu verschweißen. Es ging also konkret um drei saubere Schweißnähte. Diese sollten nach den ersten Tests über ein Labor auf ihre Gefügequalität hin überprüft und anschließend dem Kunden vorgelegt werden. Beim Werkstoff handelte es sich um einen hitzebeständigen austenitischen Edelstahl, der auch nicht gerade einfach zu verschweißen ist. Eben eine verfahrenstechnische Herausforderung, die mit der richtigen Schweißtemperatur und der Stromstärke steht und fällt. Dabei durften keinerlei Heißrisse auftreten“, fährt Kunze fort.

Hohe Qualität der Schweißnaht

Das Laborergebnis fiel auf Anhieb positiv aus, die befürchteten Rissbildungen in den Schweißnähten blieben aus. Rückblickend war man froh, den Prototypen nicht von Hand geschweißt zu haben. Bevor das Bauteil in Serie gehen sollte, prüfte der Kunde die neue Abschirmplatte für die Brennkammer im Langzeittest. Das Ergebnis: Die Standzeit des über die Roboterzelle produzierten neuen Bauteils ist im Vergleich zum Vorgänger um das drei- bis vierfache höher. Ausschlaggebend dafür war ausnahmslos die Qualität der Schweißnaht. Die überraschend positiven Ergebnisse übertrafen sämtliche Erwartungen. Die Aussichten auf weniger Reklamationen, Reparaturen und Ausfälle führten beim Ofenbauer zur endgültigen Entscheidung – dem Startschuss für die Erstauflage mit dem neuen Geschäftspartner PTS. Die erste Kleinserie in einer Größenordnung von 800 bis 1.000 Bauteilen wurde anschließend mit wiederholter Präzision über die neue Roboterzelle produziert. Nach erfolgreichem Abschluss dieses Einstiegsauftrags und schneller Lieferung konnte PTS die Eintrittskarte für Folgeaufträge beim neuen Kunden lösen. Der Geschäftsführer sieht dies als nachhaltige Chance: „Normalerweise sind solche Entwicklungen für uns nur Kleinaufträge, doch liegen jetzt anspruchsvollere Aufgaben mit deutlich höherer Fertigungstiefe vor uns. Das Kerngeschäft bei PTS besteht üblicherweise darin, komplexere Bauteile wie Abgasanlagen mit Abgassträngen und mehrstufigen Schalldämpfern für Achtzylinder-Motoren zu fertigen. Mit der Schweißzelle haben wir uns einen wichtigen Vertrauensvorschuss bei einem Kunden erarbeitet, der uns bis vor Kurzem nicht kannte.“ Die Roboterzelle hat durch ihre Pionierleistung bei PTS eine wichtige Türe für das Neugeschäft geöffnet. Auf einige Details dieser schweißfertigen Lösung geht Kunze näher ein: „Wir waren davon begeistert, dass unsere Tische das gleiche Rastermaß aufweisen wie der Tisch der Roboterzelle und dadurch sämtliche Vorrichtungen auf Anhieb passten. Auch mit der Sicherheitseinhausung, die bei dieser Lösung zum Standard gehört, sind wir zufrieden.“