Minac bringt präzises Induktionsvorwärmen in das Roboterschweißen
Der polnische Automatisierungsspezialist Robopartner Welding Systems benötigte eine steuerbare Methode zum Vorwärmen von Aluminiumrohren vor dem Schweißen. Durch die Integration eines ENRX Minac in seine Roboterschweißzelle hat das Unternehmen eine präzise, wiederholbare Induktionsvorwärmung in einen automatisierten Schweißprozess eingeführt.
Wenn das Vorwärmen Teil eines automatisierten Schweißprozesses wird, muss das Heizverfahren genauso präzise und anpassungsfähig sein wie das Schweißen selbst. Für Robopartner, einen polnischen Anbieter von Roboterschweißzellen, führte dies zu einer neuen Lösung auf Basis des mobilen Induktionsheizsystems Minac.
Robopartner entwirft und baut die Roboterschweißzellen der Serie RoboArc für MIG/MAG-, WIG- und Spezialverfahren und arbeitet dabei mit Partnern wie KUKA und Fronius zusammen. Das Unternehmen hat kürzlich sein erstes Minac 6/10 SM Twin erhalten, das in eine Roboterschweißzelle zum Vorwärmen von Aluminiumrohren vor dem Schweißen integriert wird.
Aluminium kann aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit, die dazu führt, dass sich die Wärme schnell von der Schweißzone weg ausbreitet, eine Herausforderung beim Schweißen darstellen. Bei dicken Aluminiumprofilen kann das Schweißverfahren ein Vorwärmen erfordern, um sicherzustellen, dass das Material die für den Schweißprozess erforderliche Temperatur erreicht und beibehält. Bei dieser Anwendung bringt das System die Rohre vor Beginn des Schweißvorgangs auf etwa 120 °C. Ein Minac-System wird auch verwendet, um die erforderliche Zwischenlagentemperatur während des Schweißens aufrechtzuerhalten.
Präzision und Sicherheit
„Wir brauchten eine Wärmequelle, die unsere Roboterzelle steuern kann, und das ENRX Minac passt perfekt“, sagt Technischer Leiter Kacper Gnot von Robopartner.
Das Unternehmen hatte zuvor Flammwärmen als mögliche Lösung getestet, stellte jedoch fest, dass es für die Integration in eine Roboterschweißumgebung nicht geeignet war. Eine offene Flamme ist schwieriger zu kontrollieren und von Teil zu Teil konsistent zu reproduzieren. Zudem bringt sie eine offene Flamme und eine Gasversorgung in eine automatisierte Produktionsumgebung ein, was zusätzliche Sicherheits- und Integrationsüberlegungen mit sich bringt.
Mit dem Minac wird das Vorwärmen zu einem kontrollierten Schritt im automatisierten Ablauf. Induktion erzeugt Wärme direkt im Rohr, ohne offene Flamme oder Kontakt mit dem Werkstück. Dies macht es wesentlich einfacher, das Vorwärmen in die Roboterzelle zu integrieren und den Prozess konsistent zu steuern.
Für die Automatisierung konzipiert
ENRX entwickelt das kompakte Minac-Gerät speziell für automatisierte Anwendungen. Ein wesentlicher Vorteil ist der handgeführte Transformator (HHT), der an einem Roboterarm montiert werden kann, wodurch die Ausrüstung in automatisierte Produktionslinien integriert werden kann. Der HHT ist über flexible, wassergekühlte Kabel verbunden und kann mit verschiedenen Spulendesigns an die jeweilige Anwendung angepasst werden.
„Das gibt uns die Flexibilität, die wir benötigen, um die Heizgeräte in unsere automatisierten Zellen zu integrieren“, erklärt Gnot. „Das Ergebnis ist an vier Fronten besser: schnellere Taktzeit, bessere Schweißqualität, eine sicherere Zelle und ein vollständig automatisierter Prozess.“
Kommunikationsfähigkeiten waren ein weiterer wichtiger Faktor. Das Minac unterstützt verschiedene Kommunikations- und Steuerungsoptionen, und Robopartner wählte PROFINET für die Kommunikation mit dem Steuerungssystem der Roboterzelle. Dies ermöglicht es, das Vorwärmen neben den anderen Vorgängen in den automatisierten Ablauf zu integrieren.
KOMPAKT UND FLEXIBEL: Der Platz in einer Roboterzelle ist begrenzt, und das kompakte Minac-System ist für die Integration konzipiert. Sein handgeführter Transformator ist über flexible Kabel angeschlossen, sodass der Heizkopf exakt dort positioniert werden kann, wo er benötigt wird.
ENRX Sales Manager Michał Wranik (links) und Technical Manager Kacper Gnot von Robopartner.
Lokale Unterstützung macht den Unterschied
Die lokale Unterstützung spielte ebenfalls eine Rolle bei der Entscheidung des Unternehmens für Induktionsanlagen von ENRX.
„ENRX Polen liegt ganz in der Nähe von Robopartner, daher können wir einen lokalen Service bieten“, sagt Vertriebsleiter Michał Wranik. „Zusätzlich haben wir polnische Programmierer bei ENRX in Norwegen, die bei den Integrations- und Kommunikationsaspekten des Projekts unterstützen können. Wir wissen aus Erfahrung, dass es für Kunden wichtig ist, zum Hörer greifen und bei Fragen auf Polnisch mit ENRX sprechen zu können. Die Sprachbarriere sollte niemals zu einer Projektbarriere werden.“
Ein erster Schritt
Dies ist die erste Robopartner-Anwendung, bei der Minac zum Einsatz kommt, aber es wird voraussichtlich nicht die letzte sein. Das Unternehmen zieht die Technologie bereits für andere Projekte in Betracht.
Die Lösung wurde kürzlich von ENRX und Robopartner gemeinsam auf einer Fronius-Schweißmesse präsentiert, wo die Besucher großes Interesse an der Möglichkeit zeigten, robotergestütztes Schweißen mit automatischer, präziser Vorwärmung zu kombinieren.
„Die Besucher waren positiv überrascht, dass es möglich ist, eine solche Roboterzelle mit automatischer und präziser Vorwärmung zu bauen“, sagt Wranik.
Das Projekt zeigt, wie die Induktionsvorwärmung direkt in einen automatisierten Schweißprozess integriert werden kann, was eine kontrollierte und wiederholbare Vorwärmung ohne die praktischen Einschränkungen der Flammenerwärmung ermöglicht. Für Robopartner ist dies zudem ein Schritt in Richtung vollautomatisierter Schweißvorgänge, bei denen Erwärmung und Temperaturregelung in denselben Produktionsablauf integriert sind.
Warum ist beim Schweißen dicker Aluminiumquerschnitte ein Vorwärmen erforderlich?
Aluminium besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was bedeutet, dass es Wärme schnell aus der Schweißzone ableitet. Dies ist besonders beim Schweißen dicker Querschnitte eine Herausforderung, da diese eine große thermische Masse aufweisen und beträchtliche Wärmemengen absorbieren können.
Je nach Legierung, Materialstärke und Schweißverfahren kann ein Vorwärmen erforderlich sein, um das Material auf die vorgegebene Starttemperatur zu bringen und dazu beizutragen, während des gesamten Schweißvorgangs geeignete Bedingungen aufrechtzuerhalten.
Vorwärmen kann dazu beitragen:
- Die hohe Wärmeleitfähigkeit auszugleichen: Die Wärmemenge zu reduzieren, die aus der Schweißzone abgeleitet wird, und so dabei zu helfen, die erforderlichen Schweißbedingungen zu etablieren.
- Temperaturunterschiede zu verringern: Das Bauteil auf eine gleichmäßigere Temperatur zu bringen und so bei der Steuerung thermischer Gradienten zu helfen.
- Oberflächenfeuchtigkeit zu entfernen: Feuchtigkeit zu beseitigen, die andernfalls zu wasserstoffbedingter Porosität beitragen könnte. Eine ordnungsgemäße Oberflächenreinigung bleibt unerlässlich.
- Wärme bei ungleichmäßigen Querschnitten auszugleichen: Unterschiede in der thermischen Masse beim Verbinden von Bauteilen unterschiedlicher Dicke auszugleichen.
Temperaturregelung ist wichtig
Aluminium darf nicht überhitzt werden. Die geeigneten Vorwärm- und Zwischenlagentemperaturen hängen von der Legierung, der Materialstärke und dem zugelassenen Schweißverfahren ab. Übermäßige Erwärmung kann die mechanischen Eigenschaften von aushärtbaren Aluminiumlegierungen dauerhaft schädigen.
Für die Robopartner-Anwendung liegt die Ziel-Vorwärmtemperatur bei etwa 120 °C, die in ca. 70 Sekunden erreicht wird. Das Minac-System hält zudem die erforderliche Zwischenlagentemperatur während des Schweißens aufrecht.