Möglichkeiten des Laserschweißens schaffen Chancen

Wenn man den Handlaser aus nächster Nähe sieht, verringert sich die Einschüchterungsgefahr für Geschäfte, die sonst vor der Technologie zurückschrecken würden, weil der Name „Laser“ enthält. Bild: IPG Photonics

Das Laserschweißen für die allgemeine Fertigung hat sich mit dem richtigen Produkt- und Materialmix sowohl für OEMs als auch für Lohnfertiger als effektiv erwiesen. Dan Belz, FLW-Produktmanager für AMADA AMERICA, stellte fest, dass das Wachstum des Laserschweißmarkts im Jahr 2022 erheblich sei.

„Wir hatten das beste Jahr, das wir je hatten“, bemerkte er. „Zu Beginn unserer Einführung der Technologie habe ich mit vielen Lohnfertigern zusammengearbeitet, und die OEMs haben die Übernahme der Technologie nach der Pandemie verstärkt. Wenn ihnen klar wird, dass sie nicht genügend qualifizierte Schweißer einstellen können, wird ihnen klar, dass sie den Prozess brauchen.“

Der Umfang der Investition und die Einzigartigkeit der Technologie können jedoch für diejenigen, die sie noch nicht genutzt haben, einschüchternd sein. Dies wird sich in den nächsten Jahren wahrscheinlich ändern, wenn neue Produkte, neue Konfigurationen bestehender Produkte und Anbieterunterstützung auf den Markt kommen, um Geschäften dabei zu helfen, sich besser an die Technologie anzupassen.

Angesichts des scheinbar nie endenden Fachkräftemangels wird eine Technologie wie diese, die den Schweißprozess beschleunigt und die Nachbearbeitung reduziert oder eliminiert, für den Erfolg einiger Betriebe von entscheidender Bedeutung sein.

Die vielleicht größte Veränderung in den letzten Jahren war die Einführung handgehaltener Laserschweißsysteme auf dem nordamerikanischen Markt, wie beispielsweise der LightWELD-Technologie von IPG. Mit der Rückkehr von Präsenzmessen stehen Menschen an den Ständen von IPG Schlange, um diese Technologie auszuprobieren. Ein Grund dafür ist natürlich, dass das handgeführte Laserschweißverfahren für einen erfahrenen Schweißer dem MIG- oder WIG-Schweißen ähnelt. Wenn man den Handlaser aus nächster Nähe sieht, verringert sich die Einschüchterungsgefahr für Geschäfte, die sonst vor der Technologie zurückschrecken würden, weil der Name „Laser“ enthält.

„Die erfahrenen Schweißer verstehen es sehr schnell“, sagte David Fisher, Senior Director Global Marketing bei IPG. „Und die Maschine ist für eine Vielzahl von Prozessen und Materialien vorprogrammiert, und seit der Einführung der Maschine haben wir die Produktpalette und die Breite dieser vorprogrammierten Prozesse erweitert. Wir können auch mit einem Kunden zusammenarbeiten, wenn er in seiner Werkstatt etwas ganz Besonderes tut, um individuelle Parameter für ihn zu entwickeln.“

Belz sagte, dass die Markteinführung der handgeführten Technologie tatsächlich einen Vorteil für die zunehmende Nutzung des Laserschweißens darstellt.

„Mit ein wenig Übung kommt man mit einem Handsystem sehr gut zurecht“, sagt Belz. „Und wenn man die Montage richtig durchführt und bereits ein guter WIG-Schweißer ist, kann man mit einem solchen System ein sehr gutes Ergebnis erzielen. Die Passform ist entscheidend, egal welches System Sie verwenden. Aber letztendlich werden die Geschwindigkeit, Sicherheit und Genauigkeit einer automatisierten Version sehr an Attraktivität gewinnen, sobald die Leute diese Einführung haben und den Prozess besser verstehen.“

Als Ersatz für einige MIG- und WIG-Verfahren bietet sich das handgeführte Lasersystem an. Die Geschwindigkeit des Schweißprozesses und der Schweißmethode wird jedoch unterschiedlich sein, und so einfach der Prozess letztendlich auch erscheint – Fisher sagte, dass selbst jemand, der neu im Schweißen ist, sich recht schnell damit auskennen kann –, IPG hat Kundenwünsche nach Weiterbildung ernst genommen, um dies sicherzustellen Systeme optimal genutzt werden.

„Wir haben unsere Schulungsmöglichkeiten für Kunden verbessert“, bemerkte Fisher. „Wir führen tatsächlich bald das ein, was wir LightWELD University nennen. Dies ist eine Bildungsmöglichkeit für jemanden, der unser Produkt gekauft hat oder einfach nur etwas darüber lernen möchte. Es handelt sich um eine Präsenzschulungsumgebung, die eine zweitägige Grundschulung für das System bietet. Während die Teilnehmer grundlegende Techniken erlernen, können wir ihnen auch bei spezifischen Problemen helfen, die sie möglicherweise beschäftigen. Zum Beispiel, wenn sie schneller schweißen, dickere Materialien oder andere Materialien schweißen möchten, mit denen sie noch nie gearbeitet haben.“

„Die Passform ist entscheidend, egal welches System Sie verwenden“, sagte Dan Belz von AMADA AMERICA. Belz ist sich darüber im Klaren, dass viele Unternehmen nicht im Vorrichtungsgeschäft tätig sein möchten. Deshalb hat das AMADA-Team eine Reihe von Vorrichtungslieferanten gefunden, die es denjenigen empfehlen kann, die diesen Aspekt der Arbeit auslagern möchten. Bild: AMADA

Die Verfügbarkeit des Kundensupports ist etwas, das potenzielle Anwender von Laserschweißtechnologie-Anbietern nutzen möchten. Sie alle sind daran interessiert, dass Unternehmen, die diese Technologie nutzen, den gewünschten Nutzen daraus ziehen.

„Ich habe festgestellt, dass nicht viele Menschen ein klares Verständnis davon haben, was Laserschweißen beinhaltet und wozu es in der Lage ist“, sagte Tommy Zoladz, Hochtechnologieingenieur für Schweißen bei TRUMPF Inc. „Erstens geht es darum, zu helfen.“ Die Menschen verstehen, dass Laserschweißnähte genauso stark oder stärker sind als besser sichtbare herkömmliche Schweißnähte. Anschließend geht es darum, Kunden darüber aufzuklären, wie sie von der Geschwindigkeit und den Redesign-Optionen profitieren können, die ihnen bei der Anpassung ihrer Technologie zur Verfügung stehen. Es ist oft einfacher, als es scheint, und wir helfen dabei, einschließlich der Bereitstellung technischer Tabellen, um den Schweißprozess zu vereinfachen.“

IPG nutzt einen Schweißanhänger, um seine Technologie Menschen in den gesamten USA vorzustellen

„Der Anhänger ist mit lasersicheren Fenstern ausgestattet, sodass er bei einer Veranstaltung eingezogen werden kann und unsere Experten persönlich mit Kunden zusammenarbeiten können, um ihnen die Technologie beizubringen“, sagte Fisher.

„Wir verfolgen einen kooperativen Ansatz“, sagte Belz von AMADA. „Ihr Erfolg ist unser Erfolg. Manchmal gehen wir ein paar Mal kostenlos in die Werkstatt eines Kunden, um ihn zu schulen und ihm dabei zu helfen, die Wachstumsschwierigkeiten in Bezug auf die Technologie und die Montage von Baugruppen zu überwinden. Einer der Bereiche, in denen Unternehmen Schwierigkeiten haben, zu verstehen, wie präzise Vorrichtungen beim Laserschweißen sein müssen. Beim Standardschweißen stellt ein großer Spalt in einer Vorrichtung kein großes Problem dar, da dieser mit Material gefüllt und abgeschliffen wird. Beim Laserschweißen darf der Spalt nicht größer als etwa 10 Prozent der Materialstärke sein. Der Vorteil dieses festen Sitzes besteht natürlich darin, dass nach Abschluss der Schweißung kaum oder gar keine Nachbearbeitung erforderlich ist.“

Belz ist sich darüber im Klaren, dass viele Unternehmen nicht im Vorrichtungsgeschäft tätig sein möchten. Deshalb hat das AMADA-Team eine Reihe von Vorrichtungslieferanten gefunden, die es denjenigen empfehlen kann, die diesen Aspekt der Arbeit auslagern möchten. Der Punkt ist, dass der Kunde sich nicht fragen muss, was als nächstes kommt.

Das Hinzufügen einer breiteren Palette an Optionen für automatisierte Laserschweißanlagen eröffnet Werkstätten auch mehr Möglichkeiten, in die Technologie zu investieren.

„Unternehmen erkennen den Wert des Laserschweißens durch den Einsatz einer handgehaltenen Version der Technologie, machen sich aber auch der potenziellen Sicherheitsbedenken einer solchen Technologie bewusst“, sagte Belz. „Man braucht immer noch einen lasersicheren Raum, um es auf einem idealen Sicherheitsniveau zu betreiben. Wenn sie mehr investieren, können sie mehr Sicherheit, Geschwindigkeit und Genauigkeit erreichen. Kein Handschweißgerät wird so schnell und präzise sein wie ein Roboterschweißgerät.“

Fisher weist darauf hin, dass einige Kunden von IPG ihre tragbare Technologie für den Einsatz mit Cobots angepasst haben. Diese Automatisierung auf Einstiegsniveau mag im Hinblick auf die Anwendungsgröße begrenzt sein, aber sie erfüllt möglicherweise die Preis- und Flexibilitätsanforderungen, um den Markt für automatisiertes Laserschweißen für mehr Betriebe zu öffnen.

TRUMPF stellte kürzlich seinen TruLaser Weld 1000 vor, ein Laserschweißsystem, das einen kollaborativen Roboter mit einem 6-Achsen-Gelenkarm enthält. Der Bediener führt den Roboter manuell über die Nähte des zu schweißenden Teils und markiert per Knopfdruck die entsprechenden Wegpunkte. Anschließend erstellt die Software das Schweißprogramm.

Das Hinzufügen weiterer Optionen für automatisierte Laserschweißeinrichtungen eröffnet Werkstätten mehr Möglichkeiten, in die Technologie zu investieren. TRUMPF stellte kürzlich seinen TruLaser Weld 1000 vor, ein Laserschweißsystem, das einen kollaborativen Roboter mit einem 6-Achsen-Gelenkarm enthält. Bild: TRUMPF

„Obwohl er ähnlich programmiert ist wie ein Cobot, ist es ein KUKA-Roboter, der eine viel engere Toleranz einhält“, bemerkte Zoladz. „Cobots haben einen gewissen Einfluss auf ihre Bewegungen. Wenn Sie also mit der Geschwindigkeit schweißen möchten, zu der Laserschweißsysteme in der Lage sind, müssen diese engeren Robotertoleranzen eingehalten werden, damit der Laserstrahl für diese Hochgeschwindigkeitspräzision nicht zu stark wackelt .“

Der Roboter befindet sich auf einer linearen Führungsschiene, sodass er sich von einer Seite der Schweißkabine zur anderen bewegen kann, sodass der Bediener ein Teil sicher befestigen kann, während ein anderes geschweißt wird. Alternativ kann die volle Tischgröße für einen größeren Aufbau genutzt werden und der Roboter kann die Bewegung zur besseren Positionierung der Schweißoptik nutzen.

„In Bezug auf die Teilegröße könnten Sie bis zu 24 Zoll und eine Spannweite von etwa 39 Zoll sowie eine Tiefe von etwa 35 Zoll erreichen, aber das hängt von der Form Ihres Teils ab“, sagte Zoladz. „An manchen Stellen ist möglicherweise ein wenig Einfallsreichtum erforderlich, damit es in diesem Setup funktioniert, aber es ist einfach eine weitere potenzielle Option für Leute, die an der Übernahme der Technologie interessiert sind. Es ist definitiv ein weniger einschüchternder Aufbau als die robusteren Laserschweißzellen mit großen Robotern.“

AMADA bereitet unterdessen die Einführung eines eigenen flexiblen Systems mit geringerem Platzbedarf vor.

„Wir haben ein Modell entwickelt, das wir in naher Zukunft auf den Markt bringen werden und das eine Rollladenwand verwendet – einen Drehteller, der es ermöglicht, befestigte Teile auf einer Seite zu laden, während Teile auf der anderen geschweißt werden“, sagte Belz. „Wir glauben, dass dies weniger einschüchternd sein wird, da es weniger Platz beansprucht und dem Kunden dennoch die Automatisierung bietet, die er in einem System wie diesem sucht. Wir haben es so breit und tief gestaltet, dass unserer Meinung nach etwa 90 Prozent unserer Kunden in der Lage sein werden, in einem Arbeitsgang einen Kasten darin zu schweißen.“

Das Besondere an der Technologie ist, dass sich, sobald ein Benutzer sie versteht, Türen zu großen Einsparungen öffnen. Belz bemerkte, dass es manchmal eine ganze Weile dauert, einen Kunden zu konvertieren, aber sobald er den Job oder die Jobs gefunden hat, die zur Technologie passen, funktioniert es schnell.

„Wir haben mit einem Unternehmen zusammengearbeitet, das Stützpunkte an einem Deckenluftverteiler anbringen musste“, bemerkte er. „Dadurch konnte es zu keinem Durchschlagen der Schweißnaht auf der Präsentationsseite kommen. Allein der Sieg in diesem Kampf hat ihnen in einem Jahr fast eine Million Dollar an zusätzlichen Material- und Arbeitskosten erspart.“

Zoladz bemerkte, dass man beim Teiledesign sehr kreativ sein kann.

„Wenn man sich zum ersten Mal mit der Technologie auseinandersetzt, denkt man automatisch: ‚Wie würde ich das von Hand schweißen?‘ und denken Sie einfach, dass Sie diesen Prozess beschleunigen werden“, sagte er. „Aber mit den Spann- und Laserschweißfunktionen können Sie Ihrer Kreativität freien Lauf lassen. Wir haben Kunden, die unterschiedliche Materialien schweißen und landwirtschaftliche Baugruppen für schnellere Bauarbeiten neu konstruieren. Sobald sie mit der Technologie vertraut sind, entwerfen sie andere Teile neu, die sie bisher nicht automatisieren konnten, um ihre Produktion zu beschleunigen.“

Belz wies darauf hin, dass die Möglichkeiten Benutzer nicht einschüchtern sollten, die davon ausgehen, dass sie jedes Teil für die Bearbeitung in einer Laserschweißmaschine neu konstruieren müssen.

„In neunundneunzig Prozent der Fälle optimieren wir die Teilekonstruktionen eines Kunden, um den idealen Aufbau für das Laserschweißen zu schaffen“, sagte er. „Es handelt sich selten um eine Neugestaltung, aber diese Optimierungen können wirklich dazu beitragen, den Durchsatz zu verbessern oder mögliche Verzerrungen zu minimieren. Wie gesagt, wir verfolgen einen sehr kooperativen Ansatz bei der Zusammenarbeit mit Kunden, und das ist ein wichtiger Aspekt davon.“

Die Vorteile der Technologie bei der Schweißqualität und die fehlende Nachbearbeitung liegen auf der Hand.

„Ein gutes Beispiel wäre die Automobilwelt; Früher musste man beim Zusammenfügen von Paneelen eine Lücke in die oberste Materialschicht für die Schweißnaht schneiden“, sagt Zoladz. „Jetzt können Sie einfach mit dem Laser schweißen und direkt durch das Material in die Basisschicht eindringen, sodass Sie diesen zusätzlichen Schritt des zusätzlichen Schneidens nicht durchführen müssen, insbesondere wenn es sich um eine dünne Kante handelt. Und beim Schweißen dünnerer rostfreier oder exotischer Materialien wird jeglicher Verzug beseitigt, was für viele Menschen einen großen Aufwand erspart. Selbst wenn ich persönlich an meinem Auto schweiße, muss ich beim Schweißen ein Teil wirklich durchdenken, um sicherzustellen, dass es sich bei mir nicht verdreht. Wenn Sie ein Teil in eine Vorrichtung einlegen und es laserschweißen, müssen Sie sich darüber keine Sorgen mehr machen. Das ist ein großer Vorteil.“

Beim LightWELD-System, das mit einer Reinigungseinstellung ausgestattet ist, stellte Fisher fest, dass „Künstler, die schweißen, die Reinigungsfunktion auf eine Weise nutzen, die wir nicht vorhergesehen haben – um Materialien Texturen hinzuzufügen.“ Durch die Art und Weise, wie Sie mit dem System reinigen, können Sie ein Wellenmuster im Material erzeugen, um Oberflächenmodifikationen zu erzeugen.“

Mit der Unterstützung von Anbietern und einer Vielzahl von Einstiegspunkten in die Technologie dürfte das Laserschweißen im Laufe der nächsten Jahre mehr Anwender anziehen. Wer noch unschlüssig ist, sollte die Material- und Teilemischung berücksichtigen und sich dann bei einem bevorzugten Lieferanten erkundigen, wie das Laserschweißen jetzt und in Zukunft funktionieren könnte.

„Ich sage den Kunden immer: ‚Achten Sie auch auf Ihre Expansionsrate‘“, sagte Zoladz. „Stellen Sie sicher, dass das System, in das Sie investieren, Ihren Plänen für eine Erweiterung um größere Teilemengen, größere Teile oder eine größere Komplexität entspricht. Investieren Sie für die Bedürfnisse von morgen.“

Belz hat eine sehr einfache Gleichung dafür, wann ein Hersteller ein Laserschweißsystem in Betracht ziehen sollte: „Wenn zwischen 40 und 80 Prozent Ihrer Arbeit von einem Schweißer berührt wird, müssen Sie sich ernsthaft mit der Laserschweißtechnologie befassen“, sagte er .

Herausgeber Robert Colman ist unter [email protected] erreichbar.

AMADA AMERICA, www.amada.com

IPG Photonics, ipgphotonics.com

TRUMPF Inc., trumpf.com