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Materialeinsparungen von mehr als 20 % sind nur einer der zahlreichen Vorteile der Steppnaht im Vergleich zu einer herkömmlichen Raupenapplikation. Erfahren Sie, wie Sie die Produktivität, Sicherheit und Qualität Ihres hybriden Fügeprozesses auf ein neues Level bringen können – und gleichzeitig Ihre Gesamtbetriebskosten senken können.
4. September 2020
Automobilindustrie Industrial Tools & Solutions Lösungen für das Fügen Klebe- und Dosiertechnologie Artikel Produkte Lösungen für das Fügen
In Zeiten von Leichtbau- und Multi-Material-Design ist das hybride Fügen einer der wichtigsten Trends im automobilen Rohbau. Beim hybriden Fügen werden hochfeste Klebstoffe für die strukturelle Verbindung mit anderen Fügetechnologien wie Punktschweißen, Fließlochschrauben oder Stanznieten kombiniert. Dies bietet wesentliche Vorteile:
Die Kombination von Kleben mit anderen Verbindungsverfahren bringt viele Herausforderungen mit sich. An Schweiß- oder Nietstellen kann Klebematerial ausgepresst werden. Dies führt zu Materialabfall und Nacharbeiten. Beim Punktschweißen wird der Klebstoff durch die Wärme des Schweißprozesses zerstört, was zu einer Emission toxischer Dämpfe führen kann. Darüber hinaus ist ein höherer Schweißstrom erforderlich, und das System benötigt mehr Zeit zum Durchschweißen. Häufige Fehlermuster:
Mit einer Steppnahtapplikation kann am Verbrennungsbereich des Schweißpunktes gezielt Material ausgespart werden.
Atlas Copco bietet ein Applikationsmuster, das speziell für das hybride Fügen entwickelt wurde, um diese Herausforderungen zu meistern. Die sogenannte Steppnaht ist eine unterbrochene Applikation mit definierten Materiallücken an den Schweißbereichen und bietet zahlreiche Vorteile:
Berechnungsbeispiel | |
---|---|
Nahtdurchmesser | 3 mm |
Solllücke | 12 mm |
Materialeinsparung pro Punkt: | 0,15 cm * 0,15 cm * 3,14 * 1,2 cm = 0,0848 ccm |
Materialeinsparung pro Seitenwand (98 Schweißpunkte): | 98 * 0,0848 ccm = 8,3 ccm |
Materialeinsparung pro Fahrzeug: | 2 * 8,3 ccm = 16,6 ccm |
Materialeinsparung pro Tag (1000 Fahrzeugkarosserien): | 16,6 ccm * 1,355 g/ccm = 22,5 kg |
Kosteneinsparung pro Tag: | 22,5 kg * 14 €/kg = 315 € (nur Seitenwände) |
Kosteneinsparung pro Jahr: | 315 € * 225 = ca. 70,875 € (nur Seitenwände) |
Die Vorteile der Steppnaht beim hybriden Fügen im Vergleich zu herkömmlichen durchgehenden Raupenapplikationen sind außergewöhnlich. Dennoch gibt es im Applikationsprozess erhebliche Herausforderungen hinsichtlich der Robotergeschwindigkeit und der Applikationsflexibilität. Produktionslinien mit hohen Stückzahlen erfordern Robotergeschwindigkeiten von bis zu 500 mm/s und mehr. Gleichzeitig werden die Fahrzeuggeometrien immer komplexer. Raupen- und Lückengröße müssen frei definierbar sein – und präzise und prozesssicher auf den Bauteil aufgebracht werden. Allerdings verzögern die Schaltzeiten zwischen Roboter, Systemsteuerung und Applikator die Reaktion der Ventilnadel, die die Düse öffnet und schließt. An dieser Stelle erreichen herkömmliche Applikationssysteme ihre Grenzen.
Beispiel: benötigte Schaltzeiten bei einer Robotergeschwindigkeit von 350 mm/s:
Umsetzung über Robotersteuerung
Bei vielen industriellen Dosiersystemen muss die Steppnaht über die Robotersteuerung programmiert werden, wobei die Raupenlänger und die Lückenlänge manuell eingegeben werden müssen. Die Schaltzeit muss dabei zwingend mit der Robotergeschwindigkeit abgeglichen werden, da sonst die „mm“-Angaben nicht mit den Raupen- bzw. Lückenlängen übereinstimmen. Das erfordert einen hohen Programmieraufwand.
Umsetzung über Applikationssteuerung
Moderne Klebe- und Dosiersysteme für Industrieanwendungen aus der SCA-Produktlinie von Atlas Copco bieten eine spezielle Software für Steppnahtapplikationen. Die Raupen- und Lückenlängen können ganz einfach in mm direkt in der Applikationssteuerung eingegeben werden. Über das Pistolen-Auf-Signal startet der Roboter die Applikation. Die Ventilsteuerung errechnet selbstständig auf Basis der eingetragenen Raupen- und Lückenlängen die Ansteuerung der Ventileinheit. Die Robotergeschwindigkeit wird gleich mit verrechnet. Die Rückkopplung erfolgt über einen Wegaufnehmer und geht in die Berechnung mit ein. Der Roboterprogrammierer muss nur das Startsignal, die Auftragsbahn und die Geschwindigkeit verwalten, die Schaltsignale für den Auftragskopf bereitet die Klebesystemsteuerung selbständig auf.
Vorteile der softwarebasierten Programmierung:
Die Steppnaht ist ein echter Problemlöser beim hybriden Fügen, insbesondere in Kombination mit Punktschweißen. Durch Materialeinsparungen von mehr als 20 % können Sie erhebliche Kosten einsparen, zusammen mit vielen anderen Vorteilen, die Ihre Produktivität, Sicherheit und Qualität steigern und Ihre Gesamtbetriebskosten senken. Die Robotergeschwindigkeit kann jedoch im Applikationsprozess eine Herausforderung sein. Angesichts der hohen Anforderungen der Branche erreichen viele herkömmliche Dosiersysteme ihre Grenzen. Atlas Copco hat einen speziellen Hochgeschwindigkeitsapplikator entwickelt, um Robotergeschwindigkeiten von 500 mm/s und mehr zuverlässig auszuführen. Gleichzeitig reduziert die spezielle Software den Programmieraufwand.
Hochpräzise Steppnahtapplikation im automobilen Rohbau. Schnelles Öffnen und Schließen der Applikatordüse erzeugt definierte Materialaussparungen an den Schweißpunkten.
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