Schweißen Aluminium ist mit konventionellem Widerstands-Punktschweißen nur eingeschränkt fügbar. Georg Fischer Automotive hat in DeltaSpot eine Alternative gefunden.

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Das Gießen von Metall bildet bei Georg Fischer eine Kernkompetenz. „Zum Beispiel Aluminium- und Magnesium-Druckgießen – diese Verfahren werden hier an unserem Standort Altenmarkt eingesetzt“, erklärt Alois Edtbauer, der gelernte Werkzeugmacher, Gießerei-Fachmann und jetzige Facheinkäufer für Gießereiausstattung und -material. Wolfgang Hintsteiner, Ingenieur sowie Leiter Beschichtung und verantwortlich für die Porsche Panamera-Türen, ergänzt: „Wir fertigen Strukturbauteile wie Federbein-Aufnahmen und Türrahmen.“ Beide Experten berichten über eine Lösung, für die sie neue Wege beschritten haben.

Mehrere Fügeverfahren auf Eignung untersucht

Auf den etwa 3 mm dicken Rahmen von vier Fahrzeugtüren aus Aluminium-Druckguss, bestimmt zur Montage in den Porsche Panamera, ist ein 2 mm dickes Versteifungsblech zu fügen. Es besteht gleichfalls aus einem Aluminium-Werkstoff. „Um die fertigungstechnischen Optionen zu erkunden, untersuchten wir mehrere Fügeverfahren auf ihre Eignung und ihre Wirtschaftlichkeit“, berichtet Wolfgang Hintsteiner. „Zur Auswahl standen das konventionelle Widerstandspunktschweißen, das Rührreibschweißen, das Clinchen, das Stanznieten mit Vollnieten sowie ein Klebeprozess in Kombination mit einem Punktschweißverfahren. Hinzu kam DeltaSpot, ein von Fronius entwickeltes, spezielles Widerstands-Punktschweißverfahren, dessen Stärken besonders im Fügen von Aluminium liegen sollen. Wir informierten uns bei Fronius darüber und bezogen DeltaSpot unvoreingenommen in unsere Wahl ein.“

Nach ersten Untersuchungsergebnissen entfiel das herkömmliche Widerstandspunktschweißen sowie das Nieten, Kleben und Clinchen aus fertigungsökonomischen oder prozesstechnischen Gründen. Es blieben zwei Alternativen: Zum einen das Rührreibschweißen, zum anderen das Widerstandspunktschweißen mit DeltaSpot. Dieses spezifische Verfahren von Fronius kennzeichnet speziell ein Prozessband, das den Kontakt zwischen Elektrode und Werkstück sowohl unterbindet als auch indirekt vermittelt. Es hilft den Elektrodenverschleiß drastisch zu reduzieren und macht den Wärmeeintrag in die Fügestelle regel- bzw. optimierbar.

Spritzerfrei Schweißung der zu fügenden Stellen

Die Rahmenbedingungen lauteten: Vier verschiedene Fahrzeugtüren eines Satzes sind per Punktschweißverbindung mit der Innen-Versteifung zu versehen. Das Gewicht der Fensterrahmen beträgt je 1,6 kg, und die Teile aus Aluminium-Druckguss wiegen je 4,5 kg. Sie sind mit einer Anti-Oxidationsschicht ausgestattet. Dafür wird in vorgelagerten Arbeitsgängen die bestehende Oxidschicht abgebeizt und eine dünne Lage Titan-Zirkon (TiZrSiO₄) aufgetragen, die das Entstehen der natürlichen Aluminiumoxidschicht verhindert.

„Beim Bauteil liegt eine Hauptdichtung zwischen Tür und Rahmen an der zu fügenden Stelle. Das bedeutet, hier muss es nahezu spritzerfrei zugehen. Der wärmebedingte Verzug am Werkstück muss in engen Toleranzgrenzen bleiben, und wir müssen ihn durch nachträgliches Richten ausgleichen können“, erläutert Wolfgang Hintsteiner, und geht auf die Auswahlkriterien ein: „Herkömmliches Widerstandspunktschweißen verursacht erstens zu viele Spritzer, und zweitens entsteht wegen der unkontrollierbaren, punktuell starken Wärmeeinbringung im angeschweißten Blech die gefürchtete Kurzwelligkeit. Im Unterschied zu großflächiger Formveränderung lässt sie sich nachträglich nicht mehr korrigieren. Dann ist die gesamte Tür mit der unansehnlich gewellten Oberfläche Ausschuss.“

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