01. SEPTEMBER 2016

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Laser meets Hydroforming


Mobilas bereitet IHU-Teilen ein sauberes Ende

Speziell für den Endenbeschnitt von Hydroforming-Bauteilen hat Schuler Held Lasertechnik, Dietzenbach, die Anlage „Mobilas“ entwickelt, die sich dank ihrer Genauigkeit und Reproduzierbarkeit als ideale Ergänzung zum Einsatz der IHU-Technologie erweist. Was wir auf unserem BBR-Südblech-Rundgang (Ausgabe 4/2004, Seite 31) bereits kurz angeschnitten haben, wollen wir hier näher vorstellen.

Erstmals eingesetzt wird die Mobilas-Laseranlage in Kombination mit einer Schuler Hydroforming- Anlage für die Serienfertigung des Querträgers der Stirnwand im neuen 5er-Modell von BMW. Mit der Verbindung der beiden Technologien konnte Schuler als Systemanbieter sein technologisches Know-how bei Hydroforming und in der Lasertechnik unter Beweis stellen.

In mehreren Arbeitsgängen wird das Aluminiumbauteil vom längsnahtgeschweißten Rohrhalbzeug in einer Presse durch das IHU-Verfahren bei Drücken bis 2.500 bar in seine endgültige Kontur gebracht. Die optimale Anbringung des Bauteils an benachbarte Karosserieteile wird durch die anschließende Endenbearbeitung mit dem Laser gewährleistet. Für die Erzeugung der komplexen Endengeometrie bei hoher Bauteilgenauigkeit und Reproduzierbarkeit erweist sich die Laseranlage als ein flexibles Werkzeug. Um den hohen Taktzeitansprüchen zu genügen, müssen die Verfahrwege der Linearachsen, die Arbeitsköpfe mit den Dreh- und Schwenkachsen, die Laserstrahlquellen, die Spanntechnik und nicht zuletzt die CNCProgrammierung genauestens aufeinander abgestimmt sein.

Die Laserzelle
In der beschriebenen Anwendung besteht die MobilasLaserzelle aus zwei auf Präzisionsführungen verfahrbaren Maschinentürmen, die zu den Bauteilenden ausgerichtet sind und je einen höhenverstellbaren Seitenarm tragen. An diesem ist der Arbeitskopf mit einer Drehachse von +/- 250 Grad sowie einer Schwenkachse von +/- 110 Grad angebracht. Ein schlanker und flexibler Arbeitskopf ist die Grundvoraussetzung für die Ausführung eines Radiallaserschnitts um ein feststehendes Bauteilende. Für die parallele Be- und Entladung wurden eigens zwei übereinanderliegende Aufnahmeeinrichtungen mit pneumatischer Spannund Fixiertechnik entwickelt und gefertigt. Während ein Bauteil in der Schneidzelle bearbeitet wird, be- und entlädt der Roboter bereits die jeweilige andere Ebene. Auch der Auswahl der für den Prozeß und Werkstoff geeigneten Laserstrahlquelle kommt eine besondere Bedeutung zu. Da Aluminiumlegierungen eine sehr hohe Strahlreflexion und Wärmeleitfähigkeit aufweisen, war im Falle des vorliegenden Werkstoffes AlMg 3.5 Mn eine Strahlquelle vorzusehen, die eine sehr hohe Strahlqualität von K & t; 0,9 erzeugt. Der Laserstrahl muß sehr konzentriert auf die Werkstückoberfläche einwirken, um eine entsprechend hohe Schneidgeschwindigkeit zu erzielen. Zudem erreicht man sehr schmale Schnittfugen mit reduziertem Fugenaustrieb, was sich letztendlich positiv auf die anschließende Reinigung der Bauteilinnenflächen auswirkt.

Um eine sehr hohe Produktionssicherheit zu erreichen, wurden Laserstrahlweichen integriert. So kann bei Ausfall einer Laserstrahlquelle ein Bauteil dennoch vollständig bearbeitet werden, indem der Laserstrahl der intakten Strahlquelle nach Bearbeitung einer Bauteilseite per Umschaltung zur anderen Maschinenseite geführt wird. Zur Aufrechterhaltung eines vollautomatischen Betriebs gehört auch die Schrotteilentsorgung der abgetrennten Bauteilenden durch ein Förderband, das über einen Querförderer bereitstehende Schrottcontainer befüllt. Für den Schutz der Umgebung vor der gefährlichen Streustrahlung sorgt eine auf die Maschine zugeschnittene Schutzkabine, die allen funktionellen Forderungen an Prozeßbeobachtung und Zuverlässigkeit für Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten genügt. Die für den Betrieb der Laseranlage erforderliche explosionsgeschützte Absaugfilterstation wird gleichfalls auf den zu bearbeitenden Werkstoff und die vorher berechnete Menge des Absaugvolumens ausgelegt.

Die beschriebene Ausführung zeigt deutlich, daß sich die 3D-Laserbearbeitung in der Automobilindustrie nicht auf Applikationen in der Prototypenfertigung abseits von Fertigungslinien beschränkt, sondern durch zugeschnittene Maschinenkonzepte gerade in vollautomatischen Linien ihre Vorzüge unter Beweis stellt. Vorteile ergeben sich insbesondere aus der Reduzierung der Entwicklungszeiten, da der Laser die Möglichkeit bietet, auf Bauteiländerungen schnell und kostengünstig zu reagieren. Gleichzeitig können hochkomplexe Beschnittgeometrien zur Anbindung an benachbarte Karosserieteile und Baugruppen realisiert werden.

Ausgabe:
bbr 06/05/2004
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