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Schweißverfahren Produktives Laserschweißen im Getriebebau 2.0

Redakteur: Brigitte Michel

Mit welchen Anlageninnovationen die Effektivität im Getriebebau weiter vorangetrieben wird, verdeutlicht das Beispiel Laserschweißen. Die Emag Laser Tec entwickelte mit ihrer ELC-Baureihe ganzheitliche Lösungen, die das Schweißverfahren produktiv einsetzen.

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Laserschweißen eines Synchronrads auf ein Zahnrad. Halbierte Betriebskosten durch den neuen Faserlaser in der ELC 160.
Laserschweißen eines Synchronrads auf ein Zahnrad. Halbierte Betriebskosten durch den neuen Faserlaser in der ELC 160.
(Bilder: Emag)

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 – beispielsweise, weil in vielen Pkw-Modellen die Anzahl der Schaltgänge zunimmt. Mit welchen Anlagen-Innovationen die Effektivität in den dafür benötigten Produktionsprozessen weiter vorangetrieben werden kann, verdeutlicht das Laserschweißen. Emag Laser Tec entwickelte mit der ELC-Baureihe ganzheitliche Lösungen, die das Verfahren produktiv einsetzen.

Stationäre Schweißvorrichtung punktet

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 genau herstellen zu können, werden zunächst zwei verschiedene Komponenten produziert. Anschließend folgt ein Füge- und Schweißprozess, der sie miteinander verbindet. An dieser Stelle kommt im modernen Getriebebau zumeist das Laserschweißen

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zum Einsatz, weil sich die Energie des Laserstrahls exakt dosieren und konzentrieren lässt. Dadurch sind einerseits die Verzüge minimal, und es wird eine hohe Schweißgeschwindigkeit erreicht. Andererseits ist das verwendete Schweißverfahren, bei dem ein Festkörperlaser zum Einsatz kommt, außergewöhnlich energieeffizient. Während ein klassischer Kohlendioxidlaser einen Wirkungsrad von gerade einmal acht Prozent aufweist, kann das Unternehmen bei seiner Technologie auf einen Wirkungsgrad von rund 20 % setzen. Man benötigt also deutlich weniger Strom, um die gleiche optische Leistung zu erreichen. Somit sinken die Energiekosten in der Produktion massiv.

Ähnlich effektiv für den Gesamtprozess ist die Integration verschiedener

Produktionsabläufe innerhalb der ELC-Anlagen. Zu Beginn belädt sich die Werkstückspindel per Pick-up-Verfahren selbst. Die Bauteilkomponenten werden mit einer 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 hohe Betriebssicherheit und beste optische Stabilität der Anlage und des Schweißprozesses. Abhängig vom Werkstück und/oder Werkstoff können die Komponenten vor dem Schweißen induktiv vorgewärmt und abschließend gebürstet werden. Alle Prozesse laufen in einer Aufspannung ab. Der komplette Schweiß- und Fügeprozess für ein Getrieberad dauert nur 12 s. So sind die Komponenten eines Differenzials in maximal 40 s fertig miteinander verschweißt.

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