Anlagentechnik

Daniel Schilling,

Schweißen mit der Laserschneidanlage

Eine Kernkompetenz von Loka Metallverarbeitung sind Schweißverfahren. Eine unerwartet intensiv genutzte Lösung bei Loka stammt von dem Start-up WSoptics: die Nutzung einer Laserschneidanlage als Schweißautomaten.

Für den Bearbeitungstisch, der zur Umrüstung der Laserschneidanlage zum Schweißen gehört, hat LoKa ein eigenes Vorrichtungssystem entwickelt. Der WSweld-Laserschweißkopf TC08 ersetzt in wenigen Minuten den Schneidkopf einer Trumpf-Flachbettmaschine. © WSoptics

Das Unternehmen aus dem mittelhessischen Hüttenberg hat sich in seiner über 25-jährigen Firmengeschichte zu einem Spezialisten für die Verarbeitung von Edelstahl, Stahl, Aluminium und verschiedensten Blechen zu funktionsstarken Baugruppen entwickelt. Nimmt man das 2017 übernommene Unternehmen LK-Mechanik und Blechverarbeitung hinzu, kommt es auf 40 Jahre Erfahrung mit anspruchsvollen Auftragsarbeiten. Die Kunden kommen aus Branchen wie Maschinenbau, Klimatechnik, Verpackungsindustrie und Luftfahrtindustrie, Lebensmittel-, Pharma- und Medizintechnik. Das Leistungs

spektrum umfasst Entwicklung und Konstruktion, Blechverarbeitung, Schweißtechnik, Stahl- und Anlagenbau sowie Oberflächenbearbeitung und -veredelung. Der prozess- und materialflussoptimiert eingerichtete Maschinenpark umfasst auch eine 2D-Laserschneidmaschine L3030 von Trumpf mit einem 3,2-kW-CO2-Laser. Eine Maschine, die bei Loka eine spezielle Option bietet.

Nachrüstbare Laserschweißlösung

WSoptics, ein auf Steuerungssoftware für den Maschinenbau spezialisierten Unternehmen aus Altenstadt in Oberbayern, hat mit WSweld eine nachrüstbare Laserschweißlösung erfunden. WSoptics wurde 2016 mit dem Euroblech-Award für die innovative Idee ausgezeichnet, Trumpf-Laserschneidmaschinen mit Hilfe eines Bearbeitungskopfes, eines Bearbeitungstischs und einer Steuerungssoftware zu Schweißautomaten umzurüsten.

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Auf der Euroblech 2018 lernte Tomas Loh, Gründer und Geschäftsführer von Loka Metallverarbeitung, diese Idee kennen und sie gefiel ihm auf Anhieb. „Eine Laserschweißanlage ist eine gewaltige Investition, zieht einen hohen Schulungsaufwand nach sich und verlangt große Stückzahlen an Werkstücken für ihre Auslastung. Wir haben es dagegen hauptsächlich mit kleinen Losgrößen und Einzelaufträgen zu tun. Trotz guten Wachstums lohnt sich eine Laserschweißanlage für uns in nächster Zeit nicht“, erklärt Tomas Loh und führt weiter aus: „Natürlich kennen wir die Vorteile der Fügetechnik aus dem manuellen Laserschweißen. WSweld ist deshalb der perfekte Zwischenschritt, um in das automatisierte Laserschweißen einsteigen zu können.“

Tomas Loh und Florian Sepp, der Geschäftsführer von WSoptics, legten kurz nach der Euroblech 2018 los. Die Erfinder montierten den Laserschweißkopf TC08 auf der L3030-Schneidanlage, schulten die Mitarbeiter für die WSweld-3D-Programmiersoftware und lieferten ihren modularen Bearbeitungstisch, für den sich Loka ein eigenes Vorrichtungssystem entwarf. Ein erstes Projekt wurde gemeinsam eingerichtet und evaluiert: vierkantige Rohre aus zwei zusammengeschweißten U-Profilen. Das Ergebnis überzeugte. „Ausprobiert und dabeigeblieben – wir nutzen den Schweißkopf auf der Schneidmaschine seither regelmäßig“, sagt Loh.

Schneller Werkzeugwechsel

Der WSweld-Laserschweißkopf TC08 ersetzt in wenigen Minuten den Schneidkopf einer Trumpf-Flachbettmaschine. Er vereint Tief- und Wärmeleitschweißen in einer Optik, verfügt über eine aktive Kühlung aller optischen Elemente, eine koaxiale Schweißgaszuführung und aktive Kollisionserkennung. Ein Cross-Jet verhindert eine Verschmutzung der Optik. Die Mitarbeiter bei Loka bestätigen, dass die WSweld-Software intuitiv vom 3D-Modell zum fertigen Bauteil führt. Die 3D-Programmiersoftware nimmt eine automatische Bauraumprüfung durch Simulation vor und generiert direkt das fertige Maschinenprogramm. Da die Laserschneidmaschine bei Loka kein Förderband hat, ist Platz für zwei der Bearbeitungstische, sodass bis zu 2.000 mm lange und 800 mm hohe Bauteile bearbeitet werden können. Für die Bearbeitungstische hat man beim Auftragsfertiger eine Hubvorrichtung zur leichteren Einrichtung erdacht. In unter einer halben Stunde startet hier bei Bedarf ein Schweißjob, wo vorher noch Bleche geschnitten wurden.

Reproduzierbare Qualität

„Wenn man die Fertigung von Produkten in kleinen Losgrößen anbietet, muss man immer kalkulieren, mit welchem Aufwand man die geforderte Qualität erreichen kann“, sagt Tomas Loh. „Da spielt auch die Frage hinein, inwieweit Nachbearbeitungen nötig sind. Wir setzen die Laserschweißautomation vor allem im Edelstahlbereich ein und konnten durch die reproduzierbare hohe technische und optische Qualität der Schweißnähte zusätzliche Kunden gewinnen.“ Ein junges Unternehmen im Bereich der Medizintechnik erhielt unter anderem deshalb den Zuschlag in einem Projekt, weil Loka ihm über Beratung bei der Konstruktion und die hochwertige Verarbeitung mit Laserschweißnähten perfekte, reinraumgeeignete Gehäuse lieferte.

Die Vorteile, die der WSweld-Anwender aus seinem einfachen Einstieg in das CNC-gesteuerte Laserschweißen zieht, liegen vor allem in der Fähigkeit des Wurzelschweißens an schwer zugänglichen Stellen und der hohen reproduzierbaren Qualität der maschinellen Schweißnähte. Auch weitere bekannte Vorteile des Laserschweißens wie die Freiheit von Verzug ermöglicht Loka zusätzliche Leistungsangebote und damit Wachstum.

Einsatz für komplexe Baugruppen

Florian Sepp, einer der Gründer von WSoptics, zeigte sich beim letzten Besuch des hessischen Metallverarbeiters beeindruckt vom Einsatz der umgerüsteten Trumpf-Maschine: „Wir fügen einer 2D-Maschine mit dem Schweißkopf ‚lediglich‘ eine Z-Achse hinzu. Umso beeindruckender ist es, welch komplexe Baugruppen Loka damit zusammenfügt. Es macht Spaß zu sehen, wie hier über Vorrichtungen und Umpositionierungen die umfangreichen Möglichkeiten der Lösung ausgereizt werden.“ Wo Automatisierung der kostengünstigen Serienfertigung dient, will man das Umpositionieren eines Werkstücks in der Maschine tunlichst vermeiden – doch hier geht es um die Verarbeitungsqualität kleiner Losgrößen und Einzelaufträge. Der Aufwand, mit einem anderen Schweißverfahren und Nacharbeit die gleichen Ergebnisse zu erzielen, wäre größer oder die entsprechenden Eigenschaften wären gar nicht zu erreichen.

„Im Schnitt nutzen wir die Laserschneidanlage fünf Tage im Monat zum Schweißen, meist zwei oder drei Tage am Stück“, sagt Tomas Loh. Müssen in dieser Zeit Bleche geschnitten werden, kann auf zwei Kombimaschinen ausgewichen werden. „Wir haben gelernt, wie man Werkstücke in der Konstruktion für das Laserschweißen auslegt und können durch entsprechende Vorrichtungen trotz der nur 2,5D-Freiheitsgrade sehr komplexe Baugruppen fertigen. Die mit WSweld umgerüstete Trumpf-Maschine hat sich für uns als einfacher und zugleich lohnender Einstieg ins automatisierte Laserschweißen erwiesen. Die Lösung ist bei uns im Haus sehr beliebt."

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