Nachhaltige Produktions-Rationalisierung scheitert in der Praxis des Öfteren an mangelnder Wirtschaftlichkeit. Seit der Begriff Nachhaltigkeit aber nicht mehr nur mit höheren Kosten bei kaum zu steigernder Produktivität gleichgesetzt wird, sondern, im Sinne einer ganzheitlichen Betrachtung, als Chance zur durchgängigen Rationalisierung von Produktionsprozessen verstanden wird, beginnt sich das Blatt zu wenden. Stichworte wie Material- und Energieeffizienz, reduzierte Anlagenbau- und Betriebskosten, oder auch Qualitätssteigerung und geringerer Wartungsaufwand machen nun unter dem Aspekt der konsequenten Realisierung die Runde.

Dies ist nicht zuletzt sowohl auf ein gesteigertes Kosten- als auch auf nachdrücklich Wirkung zeigendes Ressourcen- und Umweltschutz-Bewusstsein zurückzuführen.

Eine detaillierte Analyse vorausgesetzt, lässt sich heute zum Beispiel in der industriellen Blechverarbeitung unter anderem in den Bereichen Material und Energie gutes Geld sparen, obwohl diese Bereiche bis vor kurzem noch gar nicht als „rationalisierungsrelevant“ angesehen wurden. Wie mittels akribischer Vorgehensweise und konsequenter Umsetzung mehr als nur beachtenswerte, sondern nutzenbringende und Kosten sparende Nachhaltigkeits-Erfolge und Wirtschaftlichkeits-Vorteile zu erzielen sind, verdeutlicht das folgende Beispiel aus der Karosseriefertigung eines großen Automobil-Produzenten.

Geprägte Schweißbuckel an einem Blechteil für die Automobilwirtschaft. (Foto: Tox)

Präzisionsprägen von Schweißbuckeln
Nach wie vor wird im Karosseriebau sehr viel geschweißt, wobei hier solch unterschiedliche Verfahren wie Punkt-/Buckelschweißen, Schutzgasschweißen und natürlich Laserschweißen zur Anwendung kommen. Dies und die steigende Zahl an Varianten und Ausführungen bringen ziemliche Herausforderungen an die Fertigung mit sich. Betrachtet man diese thermischen Fügeverfahren nicht isoliert, sondern inklusive der notwendigen Vor- und eventuellen Nach-Operationen in einzelnen Segmenten, dann wird deutlich, dass sich durch gezielte Optimierungen im Vorfeld signifikante Vorteile für den gesamten Produktionsprozess ergeben. So geschehen bei einem deutschen Automobilhersteller, der sich seit Jahren intensiv mit dem Thema Schweißprozesse befasst und mit dem Prägen von kegelförmigen Schweißbuckeln ein Verfahren zur Serienreife brachte, das mit Sicherheit in der ganzen Branche für Furore sorgt. Unterstützt vom Technologie-Unternehmen Tox Pressotechnik wurde ein Zangen- und Werkzeugsystem zum Präzisionsprägen von Schweißbuckeln entwickelt. Bei der Schweißprozess-Voroperation „Schweißbuckel-Prägen“ werden per Roboter an vordefinierten Stellen kegelige Buckel in eine Blechlage eingebracht.

In Fügeposition befindlich liegt das zweite Blech nun nicht wie früher vollflächig, sondern nur noch auf den zuvor geprägten Schweißbuckeln auf. Abschließend werden die beiden Bleche per Roboterzange gefügt/verschweißt.

Voroperation eingeführt, Prozess verbessert
Die kegelige Form der präzise geprägten Buckel ist vorteilhaft für den Schweißvorgang wie für die Bauteilqualität, weil sich im Bereich der Kegel eine kurzfristige Stromkonzentration ergibt. Dadurch wird das so genannte Schweißbad mit deutlich weniger Energieeintrag erzeugt und es fällt auch kleiner aus. Ein weiterer Vorteil ist, dass auf der nicht geprägten Blechteillage so gut wie keine Schweißlinsen auftreten, beziehungsweise keine zu erkennen sind.

Roboterzange von Tox zum Präzisionsprägen von Schweißbuckeln. (Foto: Tox)

Dadurch ist das visuelle Erscheinungsbild der Schweißverbindung erheblich verbessert, sodass die kombinierte Buckelpräge-/Schweißtechnik im Sichtbereich eingesetzt werden kann. Blieb noch die Frage offen, wie das automatische und dabei reproduzierbar exakte Buckelprägen mittels Roboter bewerkstelligt werden kann. Diese Aufgabe lösten die Ingenieure von Tox mit einer Kombination aus einer Roboterzange mit pneumohydraulischem Antrieb und einem Prägewerkzeug. Verwendet wurde eine Zange vom Typ EEB mit 75 Millimeter Ausladung und 50 Millimeter Werkzeug-Öffnung. Für die kombinierte Funktion Presshub/Rückhub und zur Presskraft-Erzeugung ist ein pneumohydraulisch betriebener Standard-Antriebszylinder vom Typ Tox-Kraftpaket S mit Festanschlag im Vorhub installiert. Das Prägewerkzeug besteht aus Stempel und Matrize und ist zum Beispiel zum Prägen von Buckeln in Blechdicke 0,6 Millimeter mit einer speziellen kegeligen Geometrie versehen. Des Weiteren gehörten zum Lieferumfang der Roboterzange eine standardisierte Einpressüberwachung vom Typ EPW sowie diverse Anschlusskabel.

Der pneumophydraulische Standard-Antriebszylinder Kraftpaket erzeugt als in sich geschlossenes, kompaktes Antriebssystem maximal 17 Kilonewton und eignet sich ideal für diesen Einsatz. Denn die benötigten Presskräfte beim Präzisionsprägen der Schweißbuckel liegen oberhalb der mit herkömmlichen Pneumatikzylindern zu erzielenden Presskräfte. Alternativ würden entsprechend größere Pneumatikzylinder und andere Anschluss-Konstruktionen benötigt. Das Tox-Kraftpaket stellt hier aber nicht nur eine kostengünstige Presskraft-Antriebsalternative dar, sondern es wird gegenüber konventioneller Presskraft-Erzeugung mit Pneumatikzylindern auch sehr viel weniger Druckluft verbraucht.

Der Geldvorteil ist klar erkennbar
Betrachtet man nun die Kostenreduktion durch den geringen Druckluftverbrauch, den verringerten Energieeintrag beim Schweißen, die Qualitätssteigerung und die neuen Gestaltungsmöglichkeiten auf Grund der nun auch im Sichtbereich nutzbaren Fügetechnik, dann kann man hier wohl von einem echten nachhaltigen sowie geldwerten Vorteil des Schweißbuckel-Präzisionsprägens sprechen. bw