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In der modernen industriellen Fertigung darf eine gute Schweißnaht kein Zufallsprodukt sein. Ihre Geometrie, Einbrandtiefe und Wiederholgenauigkeit sollten sich nicht nur bei einem einzelnen Bauteil, sondern auch bei Dutzenden, Hunderten oder Tausenden weiterer Werkstücke zuverlässig reproduzieren lassen. Genau hier gewinnt die Robotisierung von MAG- und WIG-Schweißprozessen besondere Bedeutung.
Ein Schweißroboter ermüdet nicht, verändert gegen Ende einer Schicht nicht sein Arbeitstempo und kann eine programmierte Bewegungsbahn beliebig oft wiederholen. Das bedeutet jedoch nicht, dass allein der Einsatz eines Roboters automatisch eine perfekte Schweißnaht garantiert. Über die Qualität entscheidet weiterhin der gesamte Prozess: von der Vorbereitung der Bauteile und Vorrichtungen über die Wahl der Parameter bis hin zur Kontrolle der fertigen Verbindung.
Einer der größten Vorteile der Robotisierung besteht darin, eine entwickelte Schweißtechnologie in einen wiederholbaren Ablauf aus Bewegungen und Parametern zu übertragen.
Beim manuellen Schweißen können bereits geringe Unterschiede in der Brennerführung, der Vorschubgeschwindigkeit oder im Abstand zum Werkstück das Ergebnis beeinflussen. Ein Roboter ermöglicht es, diese Schwankungen deutlich zu reduzieren. Sind die Bauteile korrekt vorbereitet und positioniert, können aufeinanderfolgende Schweißnähte auf sehr ähnliche Weise ausgeführt werden.
Dies ist insbesondere in der Serienfertigung von großer Bedeutung. Unter solchen Bedingungen zählt nicht nur die Qualität eines einzelnen Bauteils, sondern auch die Fähigkeit, diese Qualität über die gesamte Serie hinweg konstant zu halten.
MAG ist eines der am häufigsten eingesetzten Schweißverfahren in der Industrie. Bei diesem Verfahren kommen eine abschmelzende Drahtelektrode und ein Schutzgas zum Einsatz. Richtig gewählte Parameter ermöglichen die effiziente Herstellung dauerhafter Verbindungen.
Die Kombination von MAG-Schweißen und Robotisierung ist besonders dort von Vorteil, wo wiederkehrende Bauteile und größere Produktionsserien gefertigt werden.
Der Roboter kann den Brenner entlang einer programmierten Bahn führen und dabei die richtige Geschwindigkeit, den korrekten Winkel sowie die festgelegten elektrischen Parameter einhalten. Dadurch lassen sich Form und Abmessungen der Schweißnähte bei aufeinanderfolgenden Bauteilen leichter konstant halten.
Gleichzeitig kann die Robotisierung die Produktivität der Schweißstation steigern. Die Reduzierung von Stillstandszeiten zwischen einzelnen Arbeitsgängen und die Möglichkeit, wiederkehrende Zyklen effizient auszuführen, ermöglichen eine bessere Nutzung der verfügbaren Produktionszeit.
Selbst eine hochmoderne Schweißanlage kann nicht alle Probleme ausgleichen, die durch eine unzureichende Vorbereitung des Prozesses entstehen.
Die Qualität der Schweißnaht wird unter anderem beeinflusst durch:
Eine ungeeignete Kombination dieser Faktoren kann unter anderem zu Porosität, unzureichendem Einbrand, Einbrandkerben oder einer fehlerhaften Nahtgeometrie führen.
Die Robotisierung beseitigt daher nicht die Notwendigkeit einer fachgerecht entwickelten Schweißtechnologie. Sie ermöglicht jedoch, einen korrekt vorbereiteten Prozess mit sehr hoher Genauigkeit zu wiederholen.
Das WIG-Schweißen weist einen etwas anderen Charakter auf. Bei diesem Verfahren kommen eine nicht abschmelzende Wolframelektrode und ein inertes Schutzgas zum Einsatz. Geschätzt wird es vor allem wegen der hohen Qualität der Verbindungen, der guten Kontrolle über das Schmelzbad und der Möglichkeit, optisch hochwertige Schweißnähte zu erzielen.
Durch die Robotisierung des WIG-Schweißens lassen sich diese Vorteile noch besser nutzen.
Eine konstante Bewegungsbahn und ein kontrollierter Abstand der Elektrode zum Werkstück tragen dazu bei, stabile Bedingungen für die Lichtbogenbildung aufrechtzuerhalten. Die Möglichkeit, die dem Material zugeführte Energie präzise zu steuern, ist insbesondere bei dünneren Bauteilen oder bei Werkstoffen von Bedeutung, die zu thermisch bedingten Verformungen neigen.
Dadurch lässt sich das Risiko einer übermäßigen Erwärmung und Verformung des Bauteils reduzieren, während gleichzeitig eine hohe Oberflächenqualität der Schweißnaht erhalten bleibt.
Beim WIG-Schweißen kommt der Vorbereitung der Oberfläche eine besondere Bedeutung zu. Rückstände von Öl, Fett, Oxiden oder anderen Verunreinigungen können den Prozessablauf und die Qualität der Verbindung negativ beeinflussen.
Ebenso wichtig ist eine geeignete Schutzgasabdeckung.
Selbst ein präzise programmierter Roboter kann das Problem eines verschmutzten Werkstoffs oder eines ungeeigneten Gasdurchflusses nicht lösen. Deshalb sollte eine robotergestützte Schweißstation als Bestandteil eines umfassenderen Produktionssystems betrachtet werden, in dem Bauteilvorbereitung, Fixierung, Schweißen und Qualitätskontrolle eine zusammenhängende Prozesskette bilden.
Dies ist einer der wichtigsten Grundsätze der Schweißrobotisierung.
Ein Roboter kann eine programmierte Bewegung mit äußerst hoher Präzision wiederholen. Werden die einzelnen Bauteile jedoch in unterschiedlichen Positionen in die Schweißstation eingebracht oder weisen sie erhebliche Maßabweichungen auf, wird die Prozessstabilität beeinträchtigt.
Deshalb kommt es nicht nur auf den Roboter selbst an, sondern auch auf die Wiederholgenauigkeit der vorgelagerten Produktionsprozesse.
Präzises Schneiden, Biegen, CNC-Bearbeiten sowie geeignete Schweißvorrichtungen erleichtern die exakte Positionierung der Bauteile. Erst das Zusammenspiel dieser Arbeitsschritte ermöglicht es, das Potenzial der Automatisierung vollständig auszuschöpfen.
Schweißen ist ein thermischer Prozess. Daher gehört die Verformung des Materials zu den grundlegenden Herausforderungen.
Die eingebrachte Wärmemenge hängt unter anderem von den elektrischen Parametern und der Prozessgeschwindigkeit ab. Ein zu hoher Wärmeeintrag kann das Risiko von Verformungen erhöhen, während ungeeignete Parameter zu einem unzureichenden Einbrand führen können.
Der Roboter bietet dem Schweißtechnologen die Möglichkeit, sowohl die Parameter als auch die Reihenfolge der Schweißnähte präzise zu programmieren. Bei einer entsprechend ausgearbeiteten Schweißtechnologie kann dies dazu beitragen, die Erwärmung der Konstruktion gezielt zu kontrollieren.
Dies ist insbesondere bei Bauteilen von Bedeutung, bei denen nach dem Schweißen bestimmte Abmessungen und geometrische Eigenschaften eingehalten werden müssen.
Die Robotisierung ausschließlich anhand der Schweißgeschwindigkeit zu beurteilen, wäre eine starke Vereinfachung.
Ebenso wichtig ist die Stabilität des Prozesses.
Wenn aufeinanderfolgende Schweißnähte eine vergleichbare Geometrie und Qualität aufweisen, lässt sich der Bedarf an Nacharbeit, zusätzlichem Schleifen oder erneutem Schweißen reduzieren. Weniger Abweichungen bedeuten einen geringeren Materialverbrauch, kürzere Durchlaufzeiten und eine besser planbare Produktionsorganisation.
In der Serienfertigung kann selbst eine geringe Zeitersparnis pro Bauteil erheblich ins Gewicht fallen, wenn sie mit Hunderten oder Tausenden produzierter Teile multipliziert wird.
Ganz im Gegenteil. Beim modernen Roboterschweißen spielt die Überwachung des Prozessverlaufs eine immer wichtigere Rolle.
Überwacht werden können unter anderem elektrische Parameter, die Position des Brenners, der Verlauf der Bewegungsbahn sowie die Bedingungen für die Zuführung des Zusatzwerkstoffs. Fortschrittliche Lösungen nutzen zudem Nahtverfolgungssysteme und Sensoren, die es ermöglichen, auf Abweichungen zu reagieren.
Dadurch bedeutet Automatisierung nicht mehr ausschließlich die Ausführung einer zuvor programmierten Bewegung. Schweißstationen werden zunehmend zu einem Bestandteil einer immer stärker integrierten Produktionsumgebung.
Es gibt kein einzelnes Schweißverfahren, das für jedes Bauteil die beste Lösung darstellt.
MAG eignet sich hervorragend für Anwendungen, bei denen Produktivität, kurze Bearbeitungszeiten und die Fertigung wiederkehrender Konstruktionen von besonderer Bedeutung sind.
WIG ist dagegen eine natürliche Wahl bei Anwendungen, die eine hohe Prozesskontrolle, eine sehr gute Oberflächenqualität der Schweißnaht sowie eine präzise Bearbeitung anspruchsvollerer Werkstoffe oder dünnerer Bauteile erfordern.
In der Praxis sollten die Konstruktion des Bauteils, der Werkstoff, die Qualitätsanforderungen, die Seriengröße sowie die nachfolgenden Produktionsschritte über die Wahl der Technologie entscheiden.
Die größten Möglichkeiten ergeben sich, wenn das Schweißen nicht als isolierter Produktionsschritt betrachtet wird.
Ein Bauteil muss zunächst entsprechend vorbereitet werden – durch Schneiden, Bearbeiten oder Biegen. Anschließend muss es korrekt positioniert und verbunden werden, bevor schließlich das Ergebnis überprüft wird.
Deshalb ist die Robotisierung des Schweißens bei Pro Metal Form Teil eines umfassenderen Ansatzes zur Fertigung von Metallbauteilen und -konstruktionen. Die Verbindung moderner Bearbeitungstechnologien mit einem kontrollierten Schweißprozess ermöglicht sowohl die Fertigung einzelner Komponenten als auch die Umsetzung komplexerer Projekte.
Ein Schweißroboter kann eine beeindruckende Bewegungsgenauigkeit gewährleisten. Der eigentliche Vorteil der Robotisierung zeigt sich jedoch erst dann, wenn der gesamte Prozess sorgfältig geplant wurde.
Ein fachgerecht vorbereitetes Bauteil, eine stabile Fixierung, passend gewählte MAG- oder WIG-Parameter, die Kontrolle des Wärmeeintrags sowie die Überprüfung der Verbindungsqualität bilden ein System, in dem jeder einzelne Schritt den nächsten beeinflusst.
Genau deshalb ist modernes Roboterschweißen weit mehr als nur die Automatisierung der Brennerbewegung. Es ist ein Weg zu einem wiederholbaren, kontrollierten und planbaren Produktionsprozess, bei dem die Qualität vom ersten bis zum letzten Bauteil einer Serie konstant gehalten werden kann.