Aluminium fordert hohe Bearbeitungs-Kompetenz

Automatische, robotergestützte SHL-Schleif- und Entgratanlage für die Bearbeitung von Alustrukturteilen für Fahrzeugkarosserien der SHL Automatisierungstechnik AG.

Allein von Jänner bis September 2013 wurden europaweit 324.693 Tonnen Aluminium-Druckguss produziert. Gerd Röders, Vorsitzender des Verbandes Deutscher Druckgießereien (VDD), sieht zusätzliche Potenziale. „Der Aluminium-Druckguss ist in Zeiten des Leichtbaus ein weiterhin wachsender Markt. Druckguss wird überwiegend in der Fahrzeugindustrie eingesetzt, es folgen die Elektronik, Medizintechnik und andere Märkte“, so Röders in einem Fachbeitrag.

In der Automobilindustrie ist die Tendenz zum Leichtbau ungebrochen. Hier spielt das leichte und dennoch widerstandsfähige Aluminium seine Stärken aus. Der Bedarf an neuartigen Lösungen im Leichtbau wird nicht zuletzt wegen der Notwendigkeit Energie zu sparen ansteigen. Experten gehen davon aus, dass die Bedeutung des Werkstoffs Aluminium im Automobilbau in den kommenden Jahren weiter zunehmen wird und Alu nicht nur in diesem Industriesektor Trend-Werkstoff bleibt. Die steigende Nachfrage aus der Auto- und Flugzeugindustrie sowie dem Bausektor dürfte dem leichten Material zu beträchtlichem Wachstum verhelfen. Schon in den vergangenen Jahren hat der Verbrauch von Aluminium kontinuierlich zugenommen.

SHL verwendet Schleifbänder zur Alu-Bearbeitung. Das erhöht die Standzeiten und reduziert Verschleiß.

Qualität im Fokus

Die zuverlässige und hochwertige Verarbeitung des wandlungsfähigen Werkstoffs erfordert allerdings viel Erfahrung und Know-how. Manches Unternehmen, das Alu-Druckguss in so genannten Low-Cost-Ländern herstellen oder verarbeiten ließ, musste gravierende Qualitätsmängel hinnehmen. Mit einem hohen Anspruch hingegen näherte sich die SHL Automatisierungstechnik AG dem Thema Aluminium-Bearbeitung. Das Unternehmen entwickelte eine automatische, robotergestützte Schleif- und Entgratanlage für die Bearbeitung von Alustrukturteilen für Fahrzeugkarosserien. SHL lieferte solche Anlagen bereits an mehrere namhafte Hersteller von Alu-Druckgussteilen im In- und Ausland.

Was früher aus Blech gefertigt wurde – Karosserieteile oder Ersatzteile – entsteht heute aus Aluminium. Bei der Alu-Bearbeitung gibt es aber eine spezielle Herausforderung. Je nach eingesetztem Werkzeug reagiert das Material, und die Druckgussteile verändern sich. Es treten dann so genannte Brandrisse auf, die negative Auswirkungen auf die Geometrie haben. Die Oberfläche wird immer rauer und dadurch wird eine saubere Weiterverarbeitung der Teile – etwa durch Kleben oder Nieten – unmöglich. Abhilfe schafft hier die Anlage von SHL. Durch das Schleifen, Entgraten und Polieren entsteht die gewünschte, durchgehend hohe Oberflächenqualität auch an Teilen mit komplexen Geometrien.

Der Roboter nimmt die Alu-Teile auf und führt sie präzise zur Bearbeitung an die jeweilige Station.

Kontinuierlicher Bearbeitungsprozess

In der zuletzt ausgelieferten Anlage arbeiten zwei Sechs-Achs-Industrieroboter. Die Karosserie-Alustrukturteile werden sortenrein automatisch auf einem Palettenförderer an die Anlage geführt. Roboter 1 greift das Werkstück und führt es an die erste Bearbeitungsstation, eine SHL Bürstmaschine vom Typ P 550 mit Drahtbürste. Hier werden die ersten fünf Zonen am Karosserieteil bearbeitet. Danach fährt der Knickarmroboter zur nächsten Station mit der SHL Schleifmaschine, Typ FKS 250/450. Ein 3,5 Meter langes Band schleift das Aluteil an zwei weiteren Zonen. Anschließend übergibt der erste Roboter die Komponente an seinen „Kollegen“.

Maschine Nummer drei in der Anlage ist eine SHL Doppelbürstmaschine vom Typ DP 550, die mit zwei Werkzeugen ausgestattet ist. Auf der rechten Seite kommt eine Drahtbürste zum Einsatz, welche die vorbehandelten Zonen aus dem ersten Sektor weiterbearbeitet. Anschließend schwenkt der Roboter kurz nach links und führt das Teil präzise an ein Schleifrad, an dem ebenfalls die Weiterbearbeitung erfolgt. Aggregat Nummer vier ist eine SHL Schleifmaschine vom Typ FKS 250/450 mit Schleifband. Auch hier werden vorgeschliffene Bereiche weiter behandelt.

Nach diesem Schritt werden die Karosserieteile auf einem Transportband abgelegt und automatisch aus der Zelle gefahren. Nachdem das Werkstück in der Anlage an Roboter 2 übergeben wurde, holt sich Roboter Nummer 1 bereits das nächste Teil. „Damit ist ein kontinuierlicher Bearbeitungsprozess gewährleistet“, sagt Wilhelm Tillinger, Vertriebs- und Anwendungsspezialist bei der SHL Automatisierungstechnik AG.

SHL mit mehreren Alleinstellungsmerkmalen

Die SHL-Lösung weist mehrere Alleinstellungsmerkmale auf, die dem Endkunden entsprechende Prozesssicherheit, Stabilität und zukunftsweisende Technologie bieten. Die Anlagen sind so konzipiert, dass ein längerer, autonomer Betrieb problemlos möglich ist. Je nach Geometrie und Größe – die Anlage bearbeitet Karosserieteile bis 1,5 m Länge – laufen bis zu 360 Werkstücke pro Schicht durch die SHL-Schleif- und Entgratanlage. In der Bearbeitungspraxis gibt es unterschiedliche Anforderungen an die Bearbeitung von Alu-Teilen. Deswegen reagiert die SHL Automatisierungstechnik flexibel auf die jeweiligen Kundenwünsche.

Der Spezialist für automatisiertes Schleifen, Entgraten und Polieren bietet seine Lösungen als modulares Baukastensystem an. „Manchmal muss die Zugänglichkeit oder die Art der Bearbeitung berücksichtig werden. Dann sehen unsere Lösungen entsprechend anders aus und die Anzahl der Maschinenstationen variiert“, beschreibt Tillinger. Wenn beispielsweise Teile nur von einer Seite bearbeitet werden müssen, reicht ein Roboter aus. Das ist bei Federbeinelementen oder Längsträgern der Fall.

Die steigende Nachfrage nach Alu-Druckguss hauptsächlich aus dem Automotive-Bereich betrifft auch die Zulieferer. Das spürt auch das mittelständische Unternehmen aus Böttingen. „Bei uns häufen sich die Anfragen nach unseren Lösungen. Mit unserem Konzept haben wir ins Schwarze getroffen“, sagt Wilhelm Tillinger. Obwohl SHL mit seiner jüngsten Innovation erst seit 2012 auf dem Markt ist, kommt die Schleif- und Entgratlösung sehr gut an. Hinzu kommt das 25-jährige Prozess-Know-how von SHL in diesem Bereich.