Beim Fahrzeugbau geht der Trend hin zu leichteren Fahrzeugen. Gleichzeitig werden Design und Formen komplexer. Immer häufiger kommen Materialkombinationen zum Einsatz, um den Anforderungen an Gewichtsreduzierung, Energieeffizienz, Crash-Sicherheit und Design gerecht zu werden. Bosch Rexroth bietet mit der Schweißsteuerung PRC7000 eine Lösung, die sich schnell an Materialmischungen anpasst und unlösbare Verbindungen schafft.
Zur Verringerung des Fahrzeuggewichts kommen Materialien wie Aluminium, Magnesium oder faserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz. Auch für Elektrofahrzeuge gewinnt der Leichtbau an Relevanz, da eine Gewichtsreduktion die Reichweite erhöhen und die Batteriegröße reduzieren kann.
Ziel: unterschiedliche Materialien und Blechdicken punktgenau verbinden
320 Teile, 80 Blechgüten und Beschichtungen, in verschiedenen Dicken – das ergibt exemplarisch 500 Materialdickenkombinationen, verbunden durch 5000 Schweißpunkte. So kann heute eine Fahrzeugkarosserie aussehen. Und die Komplexität steigt. Dabei werden zum Beispiel verschiedene Metalle, Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe miteinander kombiniert. Die Verwendung neuer Materialkombinationen eröffnet unter anderem die Möglichkeit, das Gewicht von Fahrzeugen zu reduzieren, das Design zu verbessern und innovative Produkte zu entwickeln. Das alles stellt jedoch große Anforderungen an das Widerstandspunktschweißen.
Besonders anspruchsvoll wird es, wenn unterschiedliche Materialien miteinander verbunden werden müssen, da jedes Material unterschiedliche Schweißeigenschaften aufweist. Ein Beispiel hierfür sind Karosserieteile aus Aluminium, die zunehmend in modernen Autos verwendet werden. Sie sind leichter als Stahl, aber auch schwieriger zu schweißen. Hier sind spezielles Know-how und Techniken erforderlich, um eine sichere und stabile Verbindung herzustellen.
Mit höchstfesten Stähle können Bauteile mit verringerten Wandstärken ausgelegt werden
Im Zuge der neuen Leichtbaukonzepte steigt der Einsatz von anti-korrosionsbeschichteten, höchstfesten Stahlwerkstoffen im Fahrzeugbau in den vergangenen Jahren kontinuierlich an. Mittels höchstfester Stähle können Bauteile mit verringerten Wandstärken ausgelegt werden – bei der gleichzeitigen Einhaltung der mechanischen Anforderungen. Diese Werkstoffe weisen jedoch beim Widerstandspunktschweißen in der Regel eine erhöhte Neigung zur Ausbildung von schweißbedingten Rissen auf.
Eine weitere Herausforderung: Beim Widerstandspunktschweißen von Aluminium und Stahl treffen zwei Grenzbereiche der Physik aufeinander. Stahl besitzt einen hohen elektrischen Widerstand, Aluminium einen geringen. Die Schweißsteuerung PRC7000 beherrscht beide Grenzbereiche. Hierzu wandeln Transformatoren die Ausgangsleistung der Schweißsteuerung passgenau für die jeweilige Schweißaufgabe um.
Lösung: Verbindungen mit neuer Schweißsteuerungsgeneration
Mit der neuen Steuerung können unterschiedliche Blechdickenkombinationen sowie Materialmischungen – von Stahl bis Aluminium – problemlos verarbeitet werden. Mit der Schweißsteuerung werden perfekte Schweißpunkte reproduzierbar.
Aufgrund vieler neuer Materialkombinationen werden zudem die Prozessfenster immer kleiner und sind trotz gezielter Parametrierung der jeweiligen Fügeaufgabe mit konventionellen Widerstandssystemen nur bedingt schweißbar. Mit der neuen Steuerung sind unlösbare Verbindungen möglich. Mit der integrierten Funktion „Adaptive Position Regulation“ ermöglicht sie das Schweißen in bisher nicht dagewesener Qualität. Hier werden auch Verbindungen möglich, die bisher so nicht prozesssicher schweißbar waren. Wie dies genau funktioniert, zeigt der Hersteller auf der Messe „Schweißen & Schneiden 2023“ (vom 11. bis 15. September 2023, Essen) in Halle 3, Stand 3A67.
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