Das Projekt TS

Dortmund, ehemalige Stahlstadt, ist ein Herz für Innovationen in Stahl geblieben. Hier ist der Sitz der ThyssenKrupp Tailored Blanks, die in enger Zusammenarbeit mit Arku das Projekt „Tailored Strips“ zur Serienreife entwickelte.

22. November 2005

Die Geschichte mutet schon abenteuerlich an und weckte bereits das Interesse der zahlreichen Unternehmer, die sich im März dieses Jahres auf den Arku-Infotagen in Baden-Baden eingefunden hatten. Beim Richtmaschinen- und Bandanlagenspezialisten lockten neben der Hausausstellung in der neuen Halle einige hochkarätige Referenten, die viel beachtete Fachbeiträge rund um das Thema „Die Zukunft des Richtens“ hielten (bbr 3/4 2005 S. 34). Einer der Referenten war der Werksleiter der ThyssenKrupp Tailored Blanks aus Dortmund, Hans-Peter Vogt.

Was er bei Arku erstmals in der Öffentlichkeit skizzierte, recherchierte bbr Ende September in Dortmund in allen Einzelheiten: Die Geburt eines einzigartigen Verfahrens zur Längsverschweißung von Stahl-, bzw. Edelstahlbändern in einem kontinuierlichen Laserschweißprozess zu so genannten „Tailored Strips“.

Werksleiter Hans-Peter Vogt, Geschäftsführer der Tailored Blanks von ThyssenKrupp, Christian Dohr sowie Andreas Hellriegel, Marketingleiter von Arku, erzählen von ihrem gemeinsamen Projekt, das erst richtig startete, als eigentlich alles vorbei zu sein schien.

Start 1985

Die Geschichte der Tailored-Strips-Idee lässt sich vor dem Hintergrund der Erfahrungen der Dortmunder Stahlspezialisten in Sachen Herstellung von Tailored Blanks bestens nachvollziehen. Bereits vor rund 25 Jahren war der Gedanke aufgekommen, Stahlbänder unterschiedlicher Stärken zusammenzuführen und längs zu schweißen. Damals scheiterte das Ganze an der Ermangelung passender Technologien, die zu einer solch hochpräzisen Aufgabe fähig gewesen wären.

Doch der Gedanke, Blechtafeln unterschiedlicher Stärke zu Fügen, um mit diesen »Tailored Blanks« ein maßgeschneidertes Halbzeug herzustellen, das in einem anschließenden Fertigungsprozess umgeformt und beschnitten zu einem belastungsoptimierten Bauteil wird, lebte weiter. So dick wie nötig und so dünn wie möglich, lautete schon damals die Direktive. Der Leichtbau sowie ein verbessertes Crashverhalten waren die Errungenschaften dieser Bauteile, die sich die Automobilbauer zunutze machten. »1985 begannen wir mit dem Laserstrahlschweißen eines ­Bodenblechs für den Audi 100. Da es hier um die erste vollverzinkte Karosserie ging und entsprechende Blechbreiten nicht zu bekommen waren, haben wir die beiden Bodenblechteile gleicher Blechdicke einfach lasergeschweißt«, so Hans-Peter Vogt über den Beginn der Tailored-Blanks-Fertigung. 1991 folgte dann der Durchbruch für die Tailored Blanks mit dem quetschnahtgeschweißten Längsträger für den VW-Golf III. „Hier kam es auf das verbesserte Crash­verhalten und die Reduzierung der Bauteilzahlen an, was sich durch die Tailored Blanks erreichen ließ“, so Christian Dohr. 1995 erfolgte mit der 5er-BMW-Türe das erste Bauteil auf einer Kontischweißanlage, die ohne Spannvorrichtung kontinuierlich laserschweißen kann. Ab 1998 wurden auch die bisher quetschnahtgeschweißten Längsträger für den VW-Golf IV erstmals lasergeschweißt. Die Laserschweißnaht hatte sich endgültig durchgesetzt.

Allein in Dortmund arbeiten vier Konti-Schweißanlagen in fünf Personalschichten, sieben Tage die Woche rund um die Uhr. Nachdem in die Blechplatinen Kanten gefräst wurden, werden sie per Roboter in die Klemmvorrichtung eingelegt und laserstrahlgeschweißt. Der Laserkopf läuft hier reversierend, um zwischen zwei herzustellenden Tailored Blanks keine Leerlaufzeiten zu produzieren. Zahlreiche Sensoren begleiten den Prozess, den ThyssenKrupp mit einer Qualität von unter 100 ppm beherrscht. »Wir haben ein großes Know-how, was die Sensorik angeht, denn es ist wichtig, dass der Prozess absolut exakt läuft. Nicht jede Sensorik ist nämlich serientauglich und so hoch belastbar, wie es unsere Anlagen verlangen«, erklärt Hans-Peter Vogt bei der Betriebsbesichtigung. Auffallend ist, dass nur wenige Mitarbeiter in der großen Halle an den vier Anlagen beschäftigt sind. »Wir haben 51 hoch qualifizierte Mitarbeiter hier. Pro Anlage kann ein Mitarbeiter die Bedienung, Qualitätssicherung und den Materialfluss alleine handeln, da die Anlagen vollautomatisiert sind. Dank unserem Know-how in Sensorik, der Laserschweiß- und Prozesstechnik und dem Know-how unserer Tochter Nothelfer im Anlagenbau, arbeiten alle vier Anlagen kontinuierlich und zuverlässig, ergo hochwirtschaftlich«, so der Werksleiter. Lag der Ausstoß an Tailored Blanks bei Thyssen­Krupp 1995 noch bei 40.000 t/Jahr, werden heute bereits über 300.000 t/Jahr produziert.

Am Ende stand der Anfang

Durch dieses Wissen der Dortmunder wurde das von Arku, Trumpf und Dreistern angeschobene Projekt, eine Anlage für Tailored Strips auf die Beine zu stellen, später dann erst möglich. Christian Dohr entdeckte die komplett aufgebaute Anlage bei Arku. Schnell war dem Spezialisten klar, dass man damit dem Traum des Längsnahtbandschweißens bereits nahe war. Er erkannte aber auch die Hindernisse, die einen erfolgreichen Abschluss des Projektes unmöglich machen würden. »So wie die Anlage damals ­dastand, war die Prozessstabilität nicht gegeben. Nach drei Metern Schweißnaht liefen die beiden Blechstreifen aufgrund des Wärmeverzugs regelmäßig auseinander«, meint Christian Dohr. „Albert Reiss - Arku-Geschäftsführer - war von der gemeinsamen Durchführung des Projektes überzeugt“, erzählt Dohr weiter und fügt hinzu: „Da Arku über jede Menge Know-how von Richt- und Bandanlagen verfügt, es in diesem Unternehmen kurze (Entscheidungs-) Wege gibt und die Mannschaft schnell und präzise Lösungen parat hat, entschlossen wir uns, mit Arku einen Zusammenarbeitsvertrag zu schließen.“

Testreihen im Verborgenen

Beide Unternehmen bildeten ein Projektteam. Auf Seiten von ThyssenKrupp war dies Andre Brunsbach (Technik), unterstützt von Mitarbeitern des Hauses Nothelfer, einem ThyssenKrupp-Unternehmen, das seit vielen Jahren Laserschweißanlagen zur Herstellung von Tailored Blanks liefert. Bei Arku übernahmen Johannes Decker (Vertrieb) sowie Michael Müller (Technik) die Durchführung des gemeinsamen Projektes. Im badischen Ottersweier, in einer von Arku angemieteten Halle, wurden über anderthalb Jahre Ideen umgesetzt und, verborgen vor der Öffentlichkeit, die ersten erfolgreichen Großversuche gestartet. Die Anlage besteht aus je einer Abrollhaspel plus Präzisionsrichtmaschine pro zugeführtem Band, einem Maschinengerüst, in dem bei Bedarf diverse Bandkanten-Bearbeitungsmaschinen untergebracht werden können, einer Zuführeinheit auf der die in drei Ebenen geführten Bänder zusammenlaufen, dem Schweißtisch mit zwei Laserstrahlführungen, einem 8-kW-Trumpf-CO2-Laser und einer komplexen Sensorik (wie etwa dem Magnetfeldsensor zur kontinuierlichen Schweißnahtüberwachung, inklusive der Möglichkeit auch Poren in der ­Laser­schweißnaht zu detektieren) und am Ende des Prozesses, der Aufrollhaspel für das fertig geschweißte, maßgeschneiderte Band (Tailored Strip), das eine Länge bis 400 m haben kann (durch das Zusammenschweißen von Coils wäre hier auch ein Endlosband produzierbar).

„Die Anlage ist für eine Gesamtbreite des Bandes von 700 mm ausgelegt, wobei wir aber im Schnitt von etwa 300 bis 400 mm Gesamtbandbreite für die meisten Kundenanwendungen ausgehen. Jedes Band kann nur 50 mm breit sein und wir streben sogar 30 mm an. Wenn Sie bedenken, dass mit Tailored Blanks die minimale Abschnittstiefe bei 300 mm liegt, ist die Abschnittstiefe bei Tailored Strips mit 30 mm eine Sensation und eröffnet bereits hier zahllose Möglichkeiten für unsere Kunden, wie den Profilierern und Automobilbauern“, schwärmt Hans-Peter Vogt und zählt dazu die möglichen Materialkombinationen auf: „Wir können Stahl mit Stahl, Edelstahl mit Edelstahl oder Edelstahl mit Stahl verschweißen, monozinkales mit vollverzinktem Blech, Dualphasenstähle unterschiedlicher Festigkeit und viele weitere Kombinationen bereits prozesssicher realisieren.“ Die erreichbare Prozessgeschwindigkeit liegt derzeit bei 10 m/min und in Dortmund ist die Anlage mit zwei Abwickelhaspeln nebst zugehörigen Präzisionsrichtaggregaten ausgerüstet. Für das Verschweißen von drei Bändern ist also noch ein zweiter Durchlauf erforderlich. Alle Vorbereitungen zielen aber auf eine „Dreiband“-Anlage hin. Ob und wann dies realisiert wird, müssen die Kundenanfragen noch zeigen.

Präzise Bandqualität

Andreas Hellriegel verweist hier auf eine ganz wesentliche Erfolgskomponente des Fertigungssystems, das in Dortmund seitens ThyssenKrupp gerade mit der nötigen Sicherheitstechnik und einer integrierten Steuerung versehen wird; die Präzisionsrichtaggregate von Arku: „Ohne die absolut hohe Richtqualität der zugeführten Bänder, wäre an eine präzise Zusammenführung vor der Laserschweißanlage nicht zu denken“. Die Stahlbänder müssen nämlich nicht nur über saubere, hochgenaue Kanten verfügen sondern zudem eben und ohne Kurven dem Nachfolgeprozess Laserschweißen zugeführt werden.

Inzwischen hat ThyssenKrupp Tailored Blanks auch Vorbereitungen getroffen eine 15-Tonnen-Aufrollhaspel am Ende der Anlage zu integrieren. Wie die Lösung aussehen soll, dass es beim Aufrollen sehr unterschiedlich dicker Bänder zu einem sauber gewickelten Coil kommt, darüber denkt man gerade nach. Wichtig ist im ersten Schritt jedoch, potenziellen Kunden das Produkt „Tailored Strips“ vorzustellen und seine Möglichkeiten zu erläutern.

Erik Schäfer

Background„Die Stahlverarbeiter“

Die ThyssenKrupp Tailored Blanks, Dortmund, unterhält zwei weitere Werke in Duisburg-Hüttenheim und eines in Wolfsburg. In Deutschland beschäftigt das Unternehmen 500 Mitarbeiter. Im schwedischen Olofström entsteht gerade ein neues Werk, das die dort ansässigen Automobilunternehmen Volvo, Ford und Landrover mit Halbzeugen versorgen soll. Produktionsstandorte in den USA und in China ergänzen die Produktion des weltweit agierenden Unternehmens. In Deutschland sind etwa 20, weltweit sogar 40 Konti-Schweißanlagen für Tailored Blanks im Einsatz. Die Tailord-Strip-Produktion beginnt am Standort Dortmund.

Background„Die Richtexperten“

Arku beschäftigt in Deutschland ­etwa 90 Mitarbeiter. Weitere kommen an den Standorten Frankreich und in den USA dazu.

Das Unternehmen hat bereits in zahlreichen Kooperationsprojekten ein großes Know-how aufbauen können. Die Anlage für Tailored Strips, die in etwa anderthalb Jahren zusammen mit Thyssen entwickelt wurde, hat kürzlich die Serientauglichkeit erreicht und zeigt eindrucksvoll, dass die Prozessoptimierung und die Entwicklung neuer Fertigungstechnologien ein fester Bestandteil im ­Zukunftsprogramm der Baden-Badener Richtmaschinen- und Bandanlagenbauer ist.

Erschienen in Ausgabe: 11/2005