Mit neuen Schweißlösungen in Richtung Industrie 5.0

Aktuelle Situation und neue Herausforderungen

Gegenwärtig entfallen 70 bis 80 Prozent der Produktionszeiten auf Schweißarbeiten. Am häufigsten werden Kohlenstoffstahl, Edelstahl (304, 316, Duplex und Superduplex), Aluminium und COR-TEN^® verarbeitet. Gefügt werden vorwiegend kleinere Komponenten, aber auch Bauteile mit großen Abmessungen und hohem Gewicht. Das Spektrum der Blechstärken bewegt sich zwischen zwei und 40 mm. Geschweißt wird in den Positionen PA (Wannenposition), PB (Horizontal-Vertikal-Position) und PC (Querposition) – bei Vertikalträgern und Rohren auch in den Zwangslagen PF (Steigposition) und PG (Fallposition). Die am häufigsten verwendeten Verfahren sind WIG und MIG/MAG bei manuellen Aufgaben sowie das ArcTig-Stichlochverfahren bei automatisierten Anwendungen. Ebenfalls zum Einsatz kommen Orbitalschweißsysteme. Hier rotiert der Brenner beim Fügen um das Bauteil.

Angesichts der Spezialisierung auf technisch anspruchsvolle, komplexe Metallkonstruktionen steht Viñolas Metall vor zwei neuen Herausforderungen: Die erste besteht in einer Lösung für das Fügen von hochwertigen, jederzeit reproduzierbaren Schweißnähten für die Serienproduktion. Dabei muss auf Branchenvorgaben und Schweißnormen Rücksicht genommen werden. Es geht hier um Komponenten, die hohen Belastungen ausgesetzt sind und in stark korrosiver Umgebung zum Einsatz kommen – zum Beispiel im Anlagenbau.

Bei der zweiten Anforderung stehen Schweißautonomie und Anlagenoptimierung im Vordergrund. Das gewünschte System soll in der Lage sein, selbstständig und ohne Einbußen an Schweißqualität zwischen zwei Schweißverfahren (WIG und MIG/MAG) zu wechseln – all das im Zuge eines schnellen Prozesswechsels.

Die Lösung: Roboterschweißzelle mit TPS 400i CMT

Infolge der guten Erfahrung mit Fronius Schweißgeräten und Prozessen setzt Viñolas Metall sowohl in technischer Hinsicht als auch bei Effizienzthemen auf die Professionalität und Zuverlässigkeit von Fronius. „Wenn wir identische Teile in höchster Schweißqualität schweißen müssen, wenden wir uns an Fronius, weil wir dort immer die Lösung finden, nach der wir suchen“, sagt David Viñolas, Geschäftsführer von Viñolas Metall.

Im konkreten Fall besteht die Herausforderung für Viñolas im Schweißen von Trägern für Schwimmbadüberdachungen. Zum Einsatz kommen die austenitischen Chrom-Nickel-Stähle 304 und 316. Die schweißtechnische Lösung besteht aus einer Roboterschweißzelle, ausgestattet mit einem TPS-400i-CMT-Schweißgerät, einem Hohlarm-Schweißroboter und einem H-Wender, der beidseitig mit je zwei senkrechten Drehtischen auf Horizontalachse ausgestattet ist. Zwischen den Drehtischen sind maßgeschneiderte Spannvorrichtungen montiert. Jede einzelne kann vier der Edelstahlträger aufnehmen.

Ist eine Seite des H-Wenders mit vier Stahlträgern bestückt, werden diese in die Schweißzelle hineingedreht und in einem einzigen Zyklus gefügt. Währenddessen können auf der anderen Seite die fertiggeschweißten Bauteile entnommen und vier neue positioniert werden. Das spart wertvolle Taktzeit. Sobald das Teachen der Anlage beendet ist, sind Schweißprogramm samt Achsbewegungen vorgegeben und die Schweißnahtqualität gesichert. Das Bauteilhandling selbst kann von angelernten Bedienerinnen und Bedienern übernommen werden. Dafür werden keine erfahrenen Schweißfachkräfte benötigt – in Zeiten des Fachkräftemangels ein besonderer Vorteil.

„Wir möchten, dass unsere besten Schweißerinnen und Schweißer an großen Projekten mit hoher Wertschöpfung arbeiten. Kleinere Serienteile schweißen wir dagegen mit der Roboterschweißzelle“, erklärt Mechatroniker Matheus Borborema. Der in der Schweißzelle zum Einsatz kommende Cold-Metal-Transfer-Prozess (CMT) zeichnet sich durch seinen minimalen Wärmeeintrag aus. Dieser reduziert die Wärmeeinflusszone und somit die Verformung des Grundmaterials. Gleichzeitig besticht er durch eine enorm hohe Lichtbogenstabilität. CMT ermöglicht dadurch höhere Schweißgeschwindigkeiten bei geringer Spritzerbildung, was unwirtschaftliche Nacharbeiten und Verbrauchsmaterialkosten reduziert.

Standardisierung mit iWave Pro in Roboterschweißzellen

Bereits seit 2016 vertraut Viñolas Metall auf Fronius. Damals führten die Metallbauer das erste TPS/i-Schweißsystem für intelligentes MIG/MAG-Schweißen ein. Seit Kurzem steht das Unternehmen vor einer neuen Herausforderung: Diverse Bauteile müssen vom Schweißroboter sowohl mit dem WIG- als auch mit dem MIG/MAG-Verfahren geschweißt werden – mit schnellen Prozesswechseln und programmierten Konfigurationen. Schweißqualität und Anlagenbeständigkeit sind dabei langfristig konstant zu halten. Die schweißtechnische Lösung dafür ist das Multiprozess-Schweißgerät iWave Pro AC/DC von Fronius.  „Die Zuverlässigkeit der Anlagen und Servicequalität von Technologiepartnern ist für uns ein Schlüsselfaktor“, betont David Viñolas. „Das Support-Team von Fronius unterstützte uns während der Testphase der neuen iWave Pro in vollem Umfang. Mittlerweile haben wir vier weitere Geräte erworben.“

Viñolas plant, alle Altgeräte schrittweise zu ersetzen, sodass im Jahr 2025 alle 15 Schweißzellen mit der iWave Pro ausgestattet sein werden. Dann wird es im Unternehmen nur noch Fronius Schweißgeräte geben. Der Hauptgrund für den Kauf der Multiprozess-Schweißgeräte liegt im schnellen Verfahrenswechsel. Insgesamt steigert die iWave die Produktivität, spart Verbrauchsmaterial und benötigt weniger Platz. Daneben erhöht sich die Fertigungseffizienz, weil die Schweißfachkraft das unmittelbar benötigte Schweißverfahren einsetzen kann – ohne beim Wechsel zwischen WIG und MIG/MAG Zeit zu verschwenden.

Auf dem Weg von Viñolas Metall zur Industrie 5.0 zeichnet sich die iWave Pro durch ihre Kompatibilität mit WeldCube, der fortschrittlichen Fronius Schweißdatenmanagement- und Dokumentationssoftware, aus. Weitere Vorteile sind die Funktionen CycleTig und PMC (Pulse Multi Control), die wesentlich zur Reduktion von unwirtschaftlicher Nacharbeit beitragen. Das optional verfügbare DynamicWire Welding Package, das eine dynamische Drahtzuführung beim manuellen WIG-Schweißen ermöglicht, ist ein weiterer Pluspunkt. Die Geräte sind robust und zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer bei gleichzeitig geringem Wartungsaufwand aus. Auf diese Weise verbessern sie den ökologischen Fußabdruck maßgeblich. Ihr großes digitales Farbdisplay ist auch mit Schweißerhandschuhen einfach zu bedienen.
Ab sofort werden die anspruchsvollen Projekte von Viñolas Metall mit der iWave Pro AC/DC von Hand gefügt: Es handelt sich dabei um Tanks und andere Komponenten aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl und Aluminium für die Luftfahrt-, Pharma- und Lebensmittelindustrie.

Vorteile und Chancen

David Viñolas erklärt: „Die Produkte von Fronius sind weitaus leistungsfähiger und zuverlässiger als die Geräte, die wir zuvor verwendet haben. Sie sind robust und wurden mit Blick auf die Bedürfnisse von Schweißfachkräften entwickelt. Seit wir im Besitz der Fronius Geräte sind, mussten wir die Produktion noch nie aufgrund von Ausfällen anhalten. Die Geräte sind sehr intuitiv und einfach zu bedienen, und dank der angebotenen Schulungen können wir die Chancen, die sie bieten, optimal nutzen.“ Außerdem hebt Viñolas hervor: „Wir haben uns für eine langfristige Zusammenarbeit mit Fronius entschieden, weil wir dem renommierten Technologieunternehmen vertrauen. Sein Vertriebsteam überzeugte uns mit Einfühlungsvermögen und Professionalität. Das schnelle, zuverlässige und lösungsorientierte Service hat uns bewiesen, dass wir auf Fronius setzen können. Wir waren auf der Suche nach einem Unternehmen, das uns nicht nur den neuesten Stand der Technik beim Schweißen aufzeigt, sondern uns parallel zur technologischen Transformation begleitet.“

Viñolas und Fronius: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

Seit die Anwendungstechnikerinnen und -techniker von Viñolas Metall erstmalig ein Fronius Gerät testeten und man sich anschließend für den Kauf entschied, ist die Geschäftsbeziehung schrittweise gewachsen. Mittlerweile wurden weitere Systeme erworben. Dazu gehören ein ArcView-Kamerasystem für die visuelle Schweißbadkontrolle beim Roboterschweißen, ein ArcTig-Stichlochschweißsystem und 10 Schweißstromquellen der Gerätelinien iWave und TPS/i.
Hat die gemeinsame Erfolgsgeschichte mit der Einführung einer Roboterschweißzelle begonnen, so wurde sie jetzt mit dem Kauf von vier iWave Pro ein Stück weiter fortgesetzt.

Heute ist Viñolas Metall auf allen Ebenen von Fronius überzeugt.

(Quelle: Presseinformation der Fronius International GmbH)