FSW-CNC-Hybrid-Bearbeitung

Nach dem Motto „Das geht ja wie beim Brezelbacken“ verschweißt Stirtec mit dem Friction Stir Welding (FSW) Aluminiumbauteile, bei denen es auf kurze Taktzeiten ankommt.

Das als Friction Stir Welding bekannte Rührreibschweißverfahren wird seit den 1990er-Jahren weltweit industriell eingesetzt. Obwohl es wie das Fräsen sehr einfach erscheint, sind Spezial-maschinen und vertieftes fachliches Know-How erforderlich, um den Prozess industriell kosteneffektiv nutzen zu können. Beim FSW entsteht keine Schmelze. Das Material wird in einen teigigen Zustand versetzt, in dem es dann unter hohen Kräften verrührt und zusammen-gepresst wird. Bei der H-WMC630 von Stirtec werden beispielsweise Schweißkräfte von bis zu 10 kN (1 t) aufgebracht.

Das rotierende Werkzeug sieht auf den ersten Blick wie ein Fräswerkzeug aus. Die Länge des Pins, der unter hoher Kraft in den Schweißspalt zwischen den Werkstücken gepresst wird, entspricht den zu verschweißenden Blechdicken. 

Die Maschinenserie H-WMC630 von Stirtec hat eine horizontale Spindel mit x-y-z-Verfahrwegen von 750 x 700 x 770 mm sowie einen automatischen Palettenwechsler und eine b-Achse für die Bearbeitung der Werkstücke von allen Seiten.
 
Die Abkürzung H-WMC steht für Horizontal Welding and Machining Centre, d.h. ein Bearbeitungszentrum, das sich sowohl zum Fräsen als auch zum Rührreibschweißen einsetzen lässt. Da die Spindel anders als bei konventionellen FSW-Maschinen horizontal angeordnet ist, fallen die Späne durch die Schwerkraft automatisch in einen durch einen Späneförderer entleerten Auffangbehälter. Mit Hybridmaschinen können die Bauteile im Bereich der Fügezone vor dem Schweißen spanend bearbeitet werden, um die erforderlichen Spaltmaße auch bei kostengünstigen Gusstoleranzen sicherzustellen. Der automatische Werkzeugwechsler setzt dann das für das Bauteil spezifizierte FSW-Werkzeug in den HSK-A63-Hohlschaftkegel der Spindel ein, mit dem die Werkstücke dann bei Schweißgeschwindigkeiten um 3 m/min mit einer Einschweißtiefe von 3 mm verschweißt werden. Falls gewünscht, kann nach dem Schweißen mit einem Hochgeschwindigkeitsfräsvorgang der Wulst entfernt werden.

Beschreibungen, Abbildungen und numerische Angaben können von der tatsächlichen Ausführung der Maschine abweichen.

Die beiden Paletten haben eine Größe von jeweils 630 × 630 mm. Sie können bei einem maximalen Gewicht von 800 kg pro Palette in einer Paletten-wechselzeit von weniger als 10 sec getauscht werden. Auf ihnen steht meist ein quaderförmiger oder ein prismatischer Spann¬vorrichtungsturm, auf dem mehrere Bauteile eingespannt werden können, während auf der anderen Seite geschweißt wird.

Stirtec in Premstätten bei Graz in der Steiermark erstellt für seine Kunden komplette Fertigungszellen sowie die dazugehörigen Spannvorrichtungen. Im Rahmen von kundenspezifischen Prototyping-Projekten werden zuvor FSW-Werkzeuge konstruiert und Parameter ermittelt sowie Musterbauteile hergestellt. Dadurch kommt es beim Produktionsanlauf zu hoher Qualität bei geringen Durchlaufzeiten.