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Laserschweißen bei DST
Laserschweißen bei DST

Aktueller Bericht aus der Fachpresse

In aktuellen Fachpresse-Berichten - unter anderem in der Zeitschrift "Blech Rohre Profile" - wird derzeit die erfolgreiche Zusammenarbeit der Unternehmen Klatec Automatisierungstechnik GmbH, Rofin-Sinar Laser GmbH und der DST Dauermagnet-SystemTechnik GmbH beschrieben. Gemeinsame hatten die Unternehmen ein Laserschweiß-Gerät für die Kapselung von Dauermagnet-Kupplungen entwickelt:

"Wie eine erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen einem Laserspezialisten und einem Sondermaschinenbauer aussehen kann, zeigen Rofin Sinar Laser GmbH und Klatec Automatisierungstechnik GmbH mit einer maßgeschneiderten Lösung einer Laserschneid- und -schweißanlage für das Unternehmen Dauermagnet-SystemTechnik GmbH (DST) aus Neuenrade.

DST fertigt seit 1991 Dauermagnetkupplungen zur berührungslosen Kraftübertragung in den verschiedensten Arten von Pumpen und Rührwerken. Die Magnete werden dabei vollständig gekapselt – in der Regel in Edelstahl – und gasdicht geschweißt, um auch den Anforderungen von hochtoxischen und aggressiven Medien zu genügen.

Dauermagnetkupplungen von DST kommen unter anderem in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, in der Lebensmittelindustrie, in der Biotechnologie aber auch im Industrieofenbau zum Einsatz und erlauben die schonende und verschleißfreie Übertragung von hohen Drehmomenten.

Problem: Schweißen im Magnetfeld

Anfangs versuchte DST, die Magnetkupplungen mit konventionellen Schweißmethoden zu fertigen, wandte sich aber nach kurzer Zeit der Lasertechnologie zu, da herkömmliche Verfahren vom Magnetfeld des zu bearbeitenden Werkstückes gestört wurden. Der Laserstrahl hingegen wird nicht beeinflusst und kann daher unmittelbar am Magnetfeld eingesetzt werden.

Die Anschaffung einer eigenen Laseranlage war jedoch aufgrund der geringen Stückzahlen wirtschaftlich nicht sinnvoll und somit musste zunächst ein Lohnfertiger gefunden werden, der die Bauteile mit dem Laser in der gewünschten Qualität fertigt. Es gibt eine Vielzahl von Lohnfertigern, die Laser in Kombination mit Standardmaschinen für Schneidaufgaben einsetzen, aber nur wenige führen auch Schweißaufgaben durch, da in der Regel keine Standardmaschinen eingesetzt werden können und für jeden Anwendungsfall eine spezielle Anlage konzipiert werden muss. Ein externer Laserschweißer wurde in 350 km gefunden, wo die Dauermagnet-Kupplungen mit einem CO2-Laser (Rofin SM Serie) von 1992 bis 2003 gefertigt wurden. Die große Entfernung zu dem Lohnfertiger erforderte jedoch einen erheblichen logistischen Aufwand, zum einen aufgrund der Variantenvielfalt (> 100) der Magnet-Systeme und zum anderen wegen der aufwändigen Verpackung der Bauteile, wodurch die Flexibilität der Produktion von DST stark eingeschränkt wurde.

In den letzten Jahren haben Dauermagnet-Kupplungen ihr Einsatzspektrum jedoch stetig erweitert, was auch zu stark ansteigenden Stückzahlen bei DST führte. Auf dieser Basis war nun die Anschaffung einer eigenen Laseranlage wirtschaftlich sinnvoll und sollte zugleich die führende Rolle des Unternehmens bei der Entwicklung dieser Systeme weiter ausbauen. Der Kontakt zu Rofin Sinar bestand bereits durch die langjährige Zusammenarbeit mit dem Lohnfertiger und ein kompetenter Partner für den Bau der kombinierten Schneid- und Schweißanlage wurde mit der Firma Klatec in dem nur 20 km entfernten Hemer gefunden.

Die Klatec Automatisierungstechnik GmbH wurde 1992 gegründet und ist im Sondermaschinenbau für die unterschiedlichsten Bereiche in der Industrie tätig. Dazu zählen u. a. die Elektro-, Kunststoff-, Kfz- und Metallindustrie, für die das Unternehmen Vorrichtungen, Zuführsysteme, Rundtaktmontageanlagen, Sondermaschinen und Transfersysteme projektiert und fertigt. Mit dem Bau einer 5-achsigen Laseranlage hat das Unternehmen technisches Neuland betreten, konnte jedoch auf ein großes Erfahrungspotenzial aus anderen Industriebereichen zurückgreifen.

Entwicklung einer Sonderanlage

In enger Zusammenarbeit mit Rofin Sinar hat Klatec in einem Zeitraum von nur neun Monaten die Laserbearbeitungsanlage entwickelt und gefertigt, die gemäß den Anforderungen von DST sowohl zum Schweißen als auch zum Schneiden eingesetzt werden kann, wobei die Hauptaufgabe in dem Schweißen rotationssymmetrischer Bauteile aus Edelstahl liegt. Als zusätzliche Option können Bleche bis ca. 6 mm Dicke bei Geschwindigkeiten bis zu 12 m/min geschnitten werden.

Diese Option wird von DST für das Zuschneiden der Abdichtungsringe verwendet, die anschließend von beiden Seiten auf das Bauteil aufgeschweißt werden und das Magnetsystem hermetisch abdichten. Über Schnellkupplungen kann der manuelle Umbau von Schneiden auf Schweißen innerhalb kürzester Zeit erfolgen, um einen hohen Ausnutzungsgrad der Anlage zu gewährleisten. Im Schweißprozess werden die Abdichtungsringe radial innen und außen auf die Edelstahlhülse aufgeschweißt, in der sich der Magnet befindet. Dabei liegt die Einschweißtiefe bei ca. 2,5 mm. Aufgrund der großen Variantenvielfalt der Dauermagnetkupplungen ist die Anlage so konzipiert, dass Bauteile mit Durchmessern von 25 bis 350 mm bei Längen von 25 bis 600 mm geschweißt werden können.

Die Steuerung des Gesamtsystems und der unterschiedlichen Prozesse erfolgt über eine NC-Bedieneroberfläche und eine Hochleistungssteuerung (Siemens 840D), die in Kombination mit der optimierten Laserleistungssteuerung eine sehr hohe Prozesssicherheit bietet. Als Laserstrahlquelle dient ein diffusionsgekühlter CO2-Laser von Rofin Sinar mit einer Ausgangsleistung von 2000 Watt (Rofin DC 020), womit Einschweißtiefen bis zu 5 mm in Edelstahl erreicht werden können. Diese Strahlquelle basiert auf der patentierten CO2-Slab-Lasertechnologie und zeichnet sich neben der guten Strahlqualität von K > 0,9 dadurch aus, dass sie keine Gasumwälzung benötigt. Ein Gaswechsel wird nur noch alle 72 Stunden notwendig, was einen minimalen Gasverbrauch der wartungsarmen und damit sehr servicefreundlichen Laser zur Folge hat. Seit einem Jahr ist die kombinierte Laserschneid- und -schweißanlage nun im Einsatz und ermöglicht der Firma DST die flexible und effiziente Fertigung von Dauermagnet-Systemen. Durch den hohen Ausnutzungsgrad der Anlage wird erwartet, dass sich die Investition bereits in kurzer Zeit amortisiert."

Mehr Infos:
Klatec Automatisierungstechnik GmbH - www.klatec.de
Rofin-Sinar Laser GmbH - www.rofin.com