Aluminiumbauteile Schweißprozess optimieren: Roboteranlage steigert Produktivität

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CARL CLOOS SCHWEISSTECHNIK GMBH

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Industrie Informatik GmbH

Für den Schweißprozess von Aluminiumbauteilen nutzt die AKG-Gruppe am französischen Standort Sarreguemines zwei Roboteranlagen sowie zahlreiche Handschweißgeräte von Cloos. Der Spezialist für Wärmetauscher und Kühlsysteme konnte damit seine Produktivität deutlich steigern und bessere Arbeitsbedingungen realisieren.

Die AKG-Unternehmensgruppe entwickelt und produziert seit mehr als 100 Jahren Hochleistungswärmetauscher sowie komplette Kühlmodule und -systeme für die Bereiche Baumaschinen, Druckluftanlagen, Industriekühler, Land- und Forstmaschinen, Fahrzeugbau, Schienenfahrzeuge, Luftfahrt, Kommunalfahrzeuge, Hausgeräte und Sonderanwendungen.

Mehr als 3.500 Mitarbeitende fertigen im Jahr über 2,5 Millionen Wärmetauscher in unterschiedlichen Ausführungen. Neben dem französischen Standort gibt es 10 weitere eigenständige Produktionsstätten sowie 14 Vertriebsgesellschaften weltweit. „Mit den beiden Roboteranlagen haben wir unsere Produktivität deutlich gesteigert“, erklärt Sacha Jung, Geschäftsführer von AKG France. „Durch den Einsatz des Schweißrauchabsaugbrenners und des Lasersensors an dem neuen Robotersystem konnten wir erhebliche Energieeinsparungen und verbesserte Arbeitsbedingungen realisieren.“

Schweißprozess: Enormer Zeitgewinn im Ablauf

Die erste Roboteranlage am französischen Fertigungsstandort nahm das Unternehmen bereits im Jahr 2015 in Betrieb. Letztes Jahr folgte dann eine weitere Roboteranlage mit Hightech-Automatisierungskomponenten.

Herzstück des Systems ist der Qirox-Roboter QRC-350-E. Die hohe Reichweite des 7-achsigen Roboters vereinfacht und beschleunigt das Schweißen der komplexen Werkstücke. Der C-förmige Ständer positioniert den Roboter über Kopf an einem festen Ausleger. Diese Position des Roboters ermöglicht eine bessere Zugänglichkeit zum Werkstück und vereinfacht das Schweißen größerer Werkstücke.

Der C-Ständer ist auf einer Bodenbahn montiert, die den Roboter in horizontaler Richtung bewegt. Die neue Roboteranlage besteht aus zwei Stationen, die flexibel für unterschiedliche Bauteile eingesetzt werden können. Durch das 2-Stationen-Prinzip der Roboteranlage ist ein Einlegen der Bauteile in der einen Station, während der Roboter in der anderen Station schweißt, problemlos möglich – ein enormer Zeitgewinn im Prozessablauf. „Mit der neuen Roboteranlage konnten wir die Taktzeiten im Vergleich zum Handschweißen deutlich reduzieren“, freut sich Alex Reiff, Leiter der Schweißfertigung.

Brennerintegrierte Rauchgasabsaugung

Die neue Anlage ist mit einer brennerintegrierten Rauchgasabsaugung ausgestattet. Diese bietet eine sichere und wirksame Absaugung des Schweißrauchs direkt an der Quelle. Bis zu 95 Prozent des Rauchs werden direkt während des Schweißvorgangs am Entstehungsort in Lichtbogennähe eliminiert. Bei der ersten Roboteranlage musste AKG noch in ein aufwändiges Absaugsystem mit Vorhängen, aufwändige Rohrsysteme und ein großes Filtergerät investieren, um die belastete Luft abzusaugen und zu reinigen. Beim Absaugen direkt am Schweißbrenner ist das Volumen der belasteten Luft nun viel geringer. Durch den Einsatz des Absaugschweißbrennersystems musste AKG deutlich weniger in Absaugtechnik, Luftführungssystem und Filtergerät investieren – bei gleichem Effekt. Ein flexibler Schlauch mit einem kleinen Durchmesser ersetzt das aufwändige Rohrsystem für das Ableiten der verunreinigen Luft zum Filtergerät. Durch das geringere Volumen der belasteten Luft ist ein kleineres Filtergerät notwendig. Ein weiterer Vorteil: Durch die optimierte Energieeffizienz sowie die minimierten Aufwände für Reinigung und Ersatz der Filterkomponenten reduzieren sich die Betriebskosten erheblich.

Mehr Platz nach oben

Zudem konnte AKG durch die brennerintegrierte Rauchgasabsaugung sogar den gesamten Fertigungsablauf deutlich vereinfachen und beschleunigen. Während die erste Anlage aufwändig per Hand bestückt werden musste, kann in der neuen Anlage aufgrund des eingesparten Platzbedarfs eine Kranlösung zum Ein- und Auslegen genutzt werden.

Das freut vor allem die Fertigungsmitarbeiter. „Für mich ist der größte Vorteil der neuen Anlage die direkte Absaugung an der Schweißstelle“, erklärt Programmierer Christophe Vilhelm. „Dadurch steht mehr Platz nach oben zur Verfügung, um die verschiedenen Transportarbeiten mit dem Hallenkran durchzuführen.“ Nicht zuletzt profitieren die Mitarbeiter von der reinen Luft und die bessere Arbeitsumgebung durch die direkte Rauchgasabsaugung.

Lasersensor für optimale Ergebnisse im Schweißprozess

Auf der Anlage werden Bauteile aus Aluminium verarbeitet. Dieses Material stellt aufgrund der Empfindlichkeit eine besondere Herausforderung für den Schweißprozess dar. Die Roboteranlage ist mit der Schweißstromquelle Qineo Next Premium ausgestattet. Die einzigartigen Schweißeigenschaften und die optimale Lichtbogenregelung gewährleisten exzellente Ergebnisse. Zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen nutzt AKG einen Laser-Offline-Sensor von Cloos. Der Laser-Offline-Sensor fährt die im Programm hinterlegte Bahn vor dem Schweißvorgang offline ab. Dabei sendet der Sensor einen Lichtstrahl auf das Werkstück, empfängt die Reflektionen und erhält auf diese Weise alle Messinformationen zur tatsächlichen Nahtposition und Nahtgeometrie. 

Im Anschluss an die Suchfahrt werden die an den Roboterrechner übermittelten Messdaten mit den programmierten Vorgaben verglichen. Abweichungen werden im Programm korrigiert und der Roboter startet den auf die tatsächliche Werkstücksituation abgestimmten Schweißprozess. „Der Laser-Offline-Sensor ermöglicht eine hundertprozentige Wiederholbarkeit von einem Bauteil auf das nächste“, erklärt Alex Reiff. „Dies ist ein entscheidender Faktor bei der Sicherung der hohen Qualitätsanforderungen.“

Investitionen für die Zukunft

AKG France war der erste Standort in der Unternehmensgruppe, der das Schweißen von kompletten Kühlern automatisiert hat. Sowohl am eigenen Standort als auch innerhalb der weltweit tätigen Gruppe möchte Jung das Thema automatisiertes Schweißen weiter vorantreiben. Die Vor-Ort-Betreuung von AKG France übernimmt der Cloos Vertriebs- und Servicepartner Philippe Schweißtechnik. „Wir arbeiten seit mehr als 30 Jahren partnerschaftlich mit Cloos und Philippe zusammen“, betont Jung. „In Zukunft werden wir sicher weiter in unseren Schweiß- und Automationsbereich investieren, um unsere Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig zu sichern.“ 

Die Autorin Stefanie Nüchtern-Baumhoff ist Leiterin Marketing & Kommunikation bei Carl Cloos Schweißtechnik.