Automobilindustrie: Speed! - Welding-on-the-Fly-Technik

Lange getestet - und jetzt auf dem Weg zur Serie: 2007 führte Daimler ein neues Laserschweißverfahren mit Scanneroptik in der Produktion ein. Dank der verbesserten Strahlführung wird diese Technik im Pkw-Karosseriebau weitere Marktanteile erobern.

Mit einem gewissen Abstand

Die Welding-on-the-Fly-Technik (Daimler intern: Robscan) scheint das Ei des Kolumbus zu sein - schneller, präziser und wirtschaftlicher. Der Laserstrahl wird fernab der Schweißzelle erzeugt und kann bei Bedarf in bis zu sechs Abgänge umgelenkt werden. Anschließend wird das Lichtbündel durch ein bis zu 100 Meter langes Laserlichtkabel zu den einzelnen Schweißrobotern geführt. Der Roboter hält im Prinzip das flexible Laserlichtkabel in seiner „Hand". Anstatt aber das „Laserwerkzeug" am Ende des Laserlichtkabels immer genau über der Schweißstelle zu positionieren, fährt der Roboter mit kontinuierlicher Geschwindigkeit und in relativ hohem Abstand über das Werkstück hinweg.

Der Clou: Am Lichtaustritt des Laserlichtkabels ist ein Scannerkopf installiert. Dort lenken zwei verstellbare Spiegel das gebündelte Licht blitzschnell zum Einsatzort, der Laserstrahl tanzt in Sekundenbruchteilen von einem Schweißpunkt zum anderen. Das beim Punktschweißen vergleichsweise langsame Anfahren und Stoppen des Roboterarmes an jeder Schweißstelle entfällt, der Laserstrahl wird mit dem Scanner optisch präzise umgelenkt.

Schneller und sparsamer

Neben der bis zu zehnmal so schnellen Verarbeitungsgeschwindigkeit schätzen die Konstrukteure und Produktionsfachleute vor allem die größere Flexibilität im Karosseriebau.

Zum einen sind Schweißmuster in jeder beliebigen Form möglich - beispielsweise als Kreis oder als Klammer, in S-Form oder als unterbrochene Naht. Die exakt an die Belastung angepassten Schweißmuster erfordern auch keine so großen Flansche, wie sie für konventionelle Punktschweißungen notwendig sind. Die Bauteile werden somit kleiner, leichter und kostengünstiger.

Zum anderen genügt für das Laser-Scannerschweißen eine nur einseitige Zugänglichkeit. Herkömmliche Schweißzangen mussten den Schweißpunkt immer von beiden Seiten her setzen. Das ist die Chance für den Einsatz von Profilen und Rohren, die durch ihre geschlossenen Querschnitte steifer als umgeformte Bleche und außerdem kostengünstiger sind. Dadurch haben die Konstrukteure neue Möglichkeiten, noch leichtere und steifere Fahrzeuge zu entwerfen. Das setzt aber voraus, dass sie die Karosserien von Grund auf lasergerecht konstruieren.

Ohne Zwischenstopps

Doch Robscan kann noch mehr: Es führt beispielsweise in nur einer Bearbeitungsstation mehrere Schweißprozesse aus, für die beim herkömmlichen Schweißen mehrere Etappen erforderlich sind. Damit spart Daimler einen nicht geringen Teil der Investitionskosten für die Anlagen wieder ein: Sie benötigen deutlich weniger Roboter und Spannvorrichtungen. Zweitens beanspruchen die Welding-on-the-Fly-Fertigungszellen deutlich weniger Platz. Drittens sind die wirklich produktiven Einschaltzeiten der 4kW-Scheibenlaser sehr hoch, da ohne zeitraubende Positionierung.