Roboter-Laserschweißgerät: Fallstudie

Ein Tier-1-Zulieferer der Automobilindustrie ersetzte das manuelle WIG-Schweißen von hochfesten Abgaskomponenten durch das Roboter-Lasersystem von Klear. Die bisherigen Verfahren dauerten 15 Stunden pro Charge und erforderten aufgrund von Verformungen und ungleichmäßiger Einbrandtiefe häufige Nacharbeiten. Durch die Umstellung auf Automatisierung wurde die Produktion optimiert und gleichzeitig die strengen Qualitätsstandards der Erstausrüster erfüllt.

Das herkömmliche WIG-Schweißen war auf qualifizierte Arbeitskräfte angewiesen und erzeugte übermäßige Wärme. Dies führte zu 18%-Fehlerquoten und erforderte ein Nachschleifen nach dem Schweißen, was die Kosten um 25% erhöhte. Probleme bei der Ausrichtung der Fugen verringerten zudem den Durchsatz und die Gleichmäßigkeit über die Schichten hinweg.

Das System von Klear nutzt eine Raycus-Faserlaserquelle mit 3000 W Leistung und adaptiven Wobble-Schweißköpfen. Es erreicht eine Geschwindigkeit von 55 cm/min und eine Eindringtiefe von 9 mm. Die dynamische Strahlsteuerung beseitigt Ausrichtungsfehler und reduziert die Wärmezufuhr im Vergleich zu manuellen Verfahren um 60%.

Die Zykluszeiten sanken über alle Produktionslinien hinweg um 62%. Die Arbeitskosten gingen um 58% zurück, da ein Bediener nun drei Roboteranlagen gleichzeitig steuert. Dank der Energieeffizienz des Systems konnte zudem der Stromverbrauch jährlich um 35% gesenkt werden.

Die Echtzeit-Prozessüberwachung gewährleistet einen fehlerfreien Betrieb rund um die Uhr. Der Kunde produziert nun täglich 1.200 Teile, ohne dass eine Nachbearbeitung nach dem Schweißen erforderlich ist. Diese Umstellung erfüllte die Nachhaltigkeitsziele der ISO 14001 und steigerte gleichzeitig die Produktionskapazität um 200%.

Hauptmerkmale und Vorteile

Klear Laser kombiniert den 4-kW-MOPA-Motor von JPT mit einem hochdynamischen Schwenkkopf, der den Strahl in einem programmierbaren Muster von 0 bis 5 mm hin- und herbewegt.

Dieses Paar bietet eine Eindringtiefe von 4 mm in 316 L und ermöglicht es Ihnen dennoch, die Spotgröße auf 50 µm zu reduzieren, um Arbeiten mit höchster Präzision auszuführen.

Da die Schwingungsfrequenz unabhängig von der Robotergeschwindigkeit ist, erhalten Sie bei Vorschubgeschwindigkeiten von bis zu 2 m min⁻¹ auf 2 mm dickem Aluminium eine seidenglatte, porenfreie Naht – ein Nachschleifen ist nicht erforderlich.

Bei dem Kopf handelt es sich um unsere eigene Doppelwobble-Einheit: wassergekühlte Kupferspiegel, Kollimationszoom 75–200 mm und ein geschütztes ZnSe-Fenster, das für eine Rückreflexion von >10 kW ausgelegt ist.

Im Inneren übermittelt ein magnetischer Encoder den Spiegelwinkel in Echtzeit an die Robotersteuerung mit einer Wiederholgenauigkeit von 0,02°, sodass jeder Überlappungsstich innerhalb von 30 µm landet, selbst wenn die sechste Achse um 180° gedreht wird.

Diese Rückkopplung im geschlossenen Regelkreis ist der Grund, warum bei der Fertigung von Sicherheitsgurt-Aufrollern für die Automobilindustrie von Widerstandselementen auf unsere Zellen umgestellt wurde – keine Spritzer, keine Ausfallzeiten, Amortisationszeit von 18 Monaten.

Klear Laser 4-kW-Roboter-Schweißgerät – Technische Kernspezifikationen

Jeder Schweißkopf wird mit einem Verbrauchsmaterial-Set – Düse, Schutzglas und Kalibrierungsziel – geliefert, sodass Ihre Produktionslinie bereits innerhalb von zwei Stunden nach der Anlieferung per Gabelstapler mit dem Schweißen beginnen kann.

Industrielle Anwendungen

Das robotergestützte Laserschweißen stellt den Höhepunkt der industriellen Automatisierung dar, da es Hochgeschwindigkeitsrobotik mit fortschrittlichen Faserlaserquellen kombiniert. Bei Klear Laser integrieren wir erstklassige Laserquellen von JPT und Raycus, um eine konstante Energieabgabe für anspruchsvolle Produktionszyklen zu gewährleisten. Diese Synergie ermöglicht eine präzise Nahtverfolgung und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten, die manuelle WIG- oder MIG-Verfahren bei weitem übertreffen.

Die Automobilbranche setzt bei der Montage von Fahrwerkskomponenten und Batteriepacks für Elektrofahrzeuge in hohem Maße auf robotergestütztes Laserschweißen. Dank der hohen Eindringtiefe unserer Systeme lassen sich hochfester Stahl und Aluminium verbinden, ohne die strukturelle Integrität zu beeinträchtigen. Darüber hinaus minimiert die lokal begrenzte Wärmezufuhr die Wärmeeinflusszone (HAZ) und verhindert so thermische Verformungen bei dünneren Karosserieteilen.

In der Luft- und Raumfahrtfertigung sind Präzision und Gewichtsreduzierung für Flugkomponenten von entscheidender Bedeutung. Unsere Robotersysteme nutzen fortschrittliche Wobble-Schweißköpfe zur Anpassung der Strahlgeometrie, was eine hervorragende Spaltüberbrückung bei komplexen Bauteilen aus Titan und Superlegierungen ermöglicht. Diese Technologie gewährleistet hermetische Abdichtungen an Kraftstoffleitungen und Sensorgehäusen, wo herkömmliche Schweißverfahren die strengen Qualitätsstandards oft nicht erfüllen.

Die Schiffsbauindustrie profitiert erheblich von der Fähigkeit robotergesteuerter Laserschweißgeräte, dicke Kohlenstoff- und Edelstahlbleche zu bearbeiten, die im Rumpfbau zum Einsatz kommen. Das durch die Automatisierung erzielte gleichmäßige Schweißnahtprofil reduziert den Schleifaufwand nach dem Schweißen und verbessert die Korrosionsbeständigkeit in Salzwasserumgebungen. Durch den Ersatz älterer Lichtbogenschweißverfahren erzielen Schiffbauer einen höheren Durchsatz und festere Verbindungen, die extremen maritimen Belastungen standhalten.

Klear Laser hat es sich zum Ziel gesetzt, die industrielle Fertigung zu revolutionieren, indem es saubere und effiziente Alternativen zu umweltschädlichen herkömmlichen Verfahren anbietet. Unsere Roboterlösungen bieten zukunftsorientierten Herstellern einen Weg zu höherer Produktivität und hervorragender Schweißqualität.

Warum Klear Laser wählen

Klear Laser bietet durch umfassenden weltweiten Support eine unübertroffene industrielle Zuverlässigkeit. Unser rund um die Uhr erreichbares technisches Team sorgt weltweit mit zertifizierten Außendiensttechnikern für sofortige Ferndiagnosen und Unterstützung vor Ort. Dadurch werden Produktionsausfälle bei Roboterschweißzellen, in die unsere Systeme integriert sind, auf ein Minimum reduziert. Eine schnelle Fehlerbehebung stellt sicher, dass Ihre JPT- oder Raycus-Laserquellen stets ihre maximale Leistung erbringen.

Wir bieten eine branchenführende 36-monatige Garantie auf alle zentralen Komponenten unserer Faserlaserschweißanlagen. Diese Garantie umfasst unter normalen Betriebsbedingungen die Pumpdioden, den Resonator und die Optik des Wobble-Schweißkopfes. Für Produktionslinien in der Automobil- oder Luft- und Raumfahrtindustrie mit hoher Auslastung sind verlängerte Garantiefristen verfügbar. Diese Zusage spiegelt unser Vertrauen in die für den industriellen Einsatz entwickelte Bauqualität unserer Anlagen wider.

Die weltweite Ersatzteillogistik gewährleistet die Verfügbarkeit von 98%-Beständen für kritische Roboterschweiß-Teilsysteme. Gängige Artikel wie Scanner-Galvanometer, Schutzlinsen und Strahlführungsfasern werden noch am selben Tag von Distributionszentren in Deutschland, den USA und China versandt. Durch strategische Lagerhaltung werden wochenlange Produktionsausfälle während kritischer Wartungszyklen in Ihrer Produktionsstätte verhindert.