Qualität und Effizienz erhöht - Arbeitsbedingungen verbessert

Peter Hanzlovic
Prokurist und Betriebsleiter Dürr.

„Durch das Schweißen der Wurzelnaht mit dem Fronius Fahrwagen haben wir eine wiederholgenaue Gleichmäßigkeit der Schweißnähte erreicht.“

(strong)Autor: DI Gerd Trommer / rgt(strong)

Eine über hundertjährige Tradition bei der Blechbe- und -verarbeitung verpflichtet. Die Mitarbeiter vom Maschinen- und Anlagenbauer Dürr haben dies als ständige Aufgabe verinnerlicht. Am Standort in Zistersdorf (NÖ) steht der Werkstoff Edelstahl im Mittelpunkt. Hier fertigen 130 Beschäftigte Komponenten für Lackieranlagen, bestimmt für Anwender in den internationalen Automobilkonzernen und ihren Systempartnern. Die Teile bestehen vorwiegend aus den Werkstoffen S235, S355JR, 1.4307, 1.4571, 1.4462 und 253 MA.

Kompetenz in Blech und eine Welle aus Edelstahl

„Neben dem Biegen, dem Trennschneiden, dem Stanzen und der Oberflächenbehandlung bildet das Schweißen eine Kernkompetenz. Dem entsprechen wir hier im Werk Zistersdorf, indem wir selbst Schweißfachleute ausbilden“, erläutert Prokurist und Betriebsleiter Peter Hanzlovic. Er ist gelernter Betriebsschlosser und Maschinenbauingenieur und stellt eine typische Fertigungsaufgabe vor: Die 4,45 m lange Welle für die Lackieranlage fertigen die Experten aus 10 mm dickem Edelstahlblech. Dafür kanten sie das im Werk zugeschnittene Material in ein Sechskantrohr mit 15 cm Inkreis-Durchmesser. Die entstehende Längsfuge schließen sie mit einer Schweißnaht. Von der Qualität dieser Naht hängen die Stabilität und damit die einwandfreie Funktion der Sechskantwelle ab.

Bis November 2011 fügten erfahrene Schweißer die Längsnaht rein manuell. „Nur hoch qualifizierte Fachleute sind in der Lage, die normgerecht feste, qualitativ hochwertige Schweißnaht zu setzen“, erklärt der Betriebsleiter. Eine rare Ressource also, die einen Engpass definiert und auch an anderen Stellen der Fertigung gebraucht wird. Zudem habe sich, so Peter Hanzlovic, das manuelle Fügen auch deshalb als Produktivitätsbremse erwiesen, weil nach dem Schweißen der Wurzellage ein Arbeitsgang des händischen Nachschleifens notwendig wurde. So mussten die Höhenunterschiede der handgefügten Naht eingeebnet werden, damit sich eine durchgehend plane Fläche für die Decklage ergab.

Lösungsansatz nach Maß

Hanzlovic und seine Teammitglieder suchten nach einer zeit- und kostensparenden Alternative.Der Betriebsleiter berichtet zunächst über die Projekt-Vorgeschichte: „Bei Hausmessen wurden wir auf die Vorschubwagen FDV 22 FM aufmerksam. Fronius stellte uns sein Produkt zum Testen zur Verfügung. Natürlich prüften wir auch die Angebote anderer Unternehmen. Doch bereits im Testbetrieb des Fahrwagens zeigte sich: Die Pendelfunktion des Brenners hat in unserem Fall beim Überwinden des großen Spaltes bedeutende Vorteile - sowohl in der Qualität als auch in der Produktivität. Sie erfüllt unsere Anforderung, diesen Spalt in einem teilautomatisierten Arbeitsgang zu schließen. Wir erhalten eine gleichmäßige, normgerechte Wurzelnaht, die sich ohne Nacharbeit als ebene Grundlage für die Decklage eignet.“

Die Wurzellage führt der am Fahrwagen integrierte Brenner pendelnd aus. Diese Naht ist im Pulslichtbogenprozess gemäß der entsprechenden WPS (Welding Procedure Specification) gefügt. Fronius stellt für diesen MAG (Metall AktivGas)-Prozess mit dem Gas Arcal 12 die Kennlinien zur Verfügung. Die Decklage entsteht entlang der 4,45 m langen Kante im Kurzlichtbogenprozess mit Fülldraht. Für beide Arbeitsgänge setzen die Zistersdorfer Experten das Schweißsystem TransPulsSynergic 2700 von Fronius ein.

Besonderheiten

Seitlich zum Werkstück und parallel zu seiner Längsachse verläuft die Schiene, auf der sich der Fahrwagen mit dem pendelnden Brenner bewegt. Seitlich halten bzw. führen ihn seine Magnetkräfte. Über die Länge von 4,5 m ist die an beiden Enden in die Schweißvorrichtung horizontal eingelegte, 120 kg schwere Welle vor dem Schweißen bis zu 5 mm durchgebogen. Die Breite des zu schließenden Spaltes kann im Nahtverlauf deutlich differieren.

Dies sind im Zusammenhang mit der Kosten-Nutzen-Relation Gründe, die gegen eine vollautomatische Lösung sprachen. Peter Hanzlovic beschreibt die Arbeitsabläufe mit dem FDV (Fronius Driving Vehicle) 22 MF: „Vor Beginn des Fügens stellt der Schweißer über die entsprechenden Funktionen die Pendelbewegung ein, die max. 25 mm erreichen kann. Seine zertifizierte Schweißer-Qualifikation genügt - er muss nicht langjährige, spezielle Erfahrungen mitbringen, wie sie zuvor beim manuellen Schweißen unabdingbar waren.

Einstellen kann er auch die Geschwindigkeit für die Spaltüberbrückung und die Verweilzeit in der jeweiligen Endlage der Pendelbewegung. Alle Bewegungen sind nicht nur vor, sondern auch während des Schweißprozesses veränderbar. Während des gesamten Fügeprozesses überwacht der Schweißer die Lage und Führung des Schweißbrenners. Er kann zeitnah in den Prozess eingreifen und gegebenenfalls sofort Korrekturen vornehmen.“

Daten und Kennzeichen

Das akkubetriebene Längsfahrwerk mit Permanentmagnet FDV 22 FM ist mit 22 kg belastbar und eignet sich für das mechanisierte Längsnahtschweißen im MIG(Metall-InertGas)/MAG-Verfahren. Der integrierte Permanentmagnet sorgt für die Traktion der Räder auf dem austenitischen Werkstück oder auf einer Schiene und ermöglicht das Schweißen in verschiedenen Positionen - z. B. PA, PB, PC, PF und PG.

Der Fahrwagen erreicht im vertikalen Betrieb eine Geschwindigkeit von 125 cm/min und horizontal bis 140 cm/min, wenn eine Belastung von 85 Newton angenommen wird. Die Energiequelle des Akkumulators mit minimal zwei Stunden Schweißbetrieb bei ca. 45 Min. Ladezeit gewährt dem Anwender volle Mobilität. „Wir haben immer mehrere Akkumulatoren im Einsatz, um Ausfallzeiten zu vermeiden. Der Prozess des Akkuwechsels ist kurz - vergleichsweise wie bei einer Bohrmaschine. Und in unserem Dauereinsatz beträgt die Akkulaufzeit ca. 6 bis 8 Stunden“, erklärt Peter Hanzlovic.

Die Option der Brennerpendelung als Zubehör war im Anwendungsfall Dürr in Zistersdorf besonders interessant. Auch in anderen Branchen der Metall verarbeitenden Industrie bewährt sich die mechanische Lösung mit dem FDV Fahrwagen. Dies trifft zu, wenn lange, gerade Nähte effizient zu fügen sind, dabei aber geringe Losgrößen oder andere Gegebenheiten einer voll automatischen Fertigung entgegen stehen. Typische Beispiele finden sich im Schiffbau beim Setzen langer Kehlnähte in der Paneelfertigung, oder im Schienenfahrzeugbau beim Schließen der Fugen zwischen den Blechen des Bodens, der Seitenwände und der Dachvoute eines Waggons.

In Zistersdorf setzen die Experten den Fahrwagen mit oder ohne Brennerpendelung bereits ab einem halben Meter Schweißnahtlänge ein. Allein im beschriebenen Arbeitsschritt an der Sechskantwelle beträgt die Kapazitätssteigerung 15 Prozent. Bei sieben Monaten liege der ROI (Return on Invest) für die Investition des Fahrwagens mit Pendelbrenner-Zubehör.

Fazit und Perspektiven

Peter Hanzlovic zeigt sich mit der Erfahrung eines über 10-jährigen, einwandfreien Betriebes von Fahrwagens beim Schweißen der Wellen sehr zufrieden. Er nennt zwei wesentliche Erfolge des Projekts: „Erstens die Zeiteinsparung: Die Schweißnaht muss nicht mehr nachbehandelt, d. h. verschliffen werden, und die Abschmelzleistung ist um 30 % höher als bei dem vorher praktizierten, manuellen Schweißen. Der Anteil an der Einsparung beträgt rund 80 %. Rund 30 Minuten weniger brauchen wir für die insgesamt 9 m langen Nahtlagen als vorher manuell. Die restlichen 20 % resultieren aus der deutlich höheren Effizienz, die der Schweißer mit der neuen Lösung realisiert. Denn er arbeitet nicht mehr in gebückter Zwangslage wie zuvor, sondern in bequemer Höhe, in einer angenehmeren Arbeitssituation. Und zweitens profitieren wir von der höheren Qualität unserer Schweißergebnisse - ausgewiesen mit den stets normgerecht ausgeführten, sauberen Nähten. Wir prüfen sie zu 100 % per visueller Kontrolle. Der Durchbrand liegt bei 100 % - und erzielt wird dies nahezu spritzerfrei.“

Der Betriebsleiter beziffert den Nutzen auch kostenmäßig: „Die Einsparung pro Bauteil beträgt 25 Euro.“

Das Resümee von Peter Hanzlovic fällt positiv aus. „Durch das Schweißen der Wurzelnaht mit dem Fronius Fahrwagen haben wir eine wiederholgenaue Gleichmäßigkeit der Schweißnähte erreicht - und die Qualitätssteigerung führt zu einer hohen Kundenzufriedenheit. Für unsere Aufgaben ist der Fahrwagen mit der Pendelfunktion genau das richtige Produkt.“