Roboter-Rührreibschweißen: „Steppwelder“ macht Leichtbau serientauglich

Das Rührreibschweißen gilt als technisch ausgereift – in der flexiblen Serienfertigung scheiterte es jedoch häufig an einem praktischen Problem: hohen Prozesskräften und massiven Gegenhaltern. Forschende der Materialprüfungsanstalt (MPA) der Universität Stuttgart haben dafür nun eine Lösung entwickelt. Mit dem „Steppwelder“ soll das Verfahren roboterbasiert und ohne externe Stützstrukturen einsetzbar werden.

Geschrieben von Editors EUROGUSS 365

Robotergeführte Rührreibschweißzange „Steppwelder“ — Die robotergeführte Rührreibschweißzange „Steppwelder“ im Einsatz an einem herkömmlichen 6-Achs-Industrieroboter.

Der Leichtbau im Fahrzeugbau steht unter Druck: Um Reichweiten zu erhöhen und CO₂-Vorgaben einzuhalten, setzen OEMs verstärkt auf hochfeste Aluminiumlegierungen und hybride Strukturen wie Aluminium-Stahl-Verbindungen. Bisherige Rührreibschweiß-Verfahren scheiterten in der flexiblen Serienfertigung oft an den massiven Prozesskräften, die schwere, unflexible Gegenhalter erforderlich machen. Der „Steppwelder“ von Forschenden der Materialprüfungsanstalt (MPA) der Universität Stuttgart soll das Verfahren erstmals flexibel roboterbasiert und ohne schwere externe Gegenhalter serientauglich machen.

CAD-Entwurf des zweiten Prototyps der Rührreibschweißzange (Steppwelder) mit verschiedenen Welding-Modes zur Erstellung von Punkt-, Linien- oder 3D-Nähten.

Geschlossener Kraftfluss und das Steppnaht-Prinzip

Kern der Entwicklung des Teams um Projektleiter Dominik Walz sowie die Erfinder Florian Panzer, Stefan Weihe und Dr.-Ing. Martin Werz ist eine robotergeführte Schweißzange mit integriertem, aktiv verfahrbarem Gegenhalter. Dadurch entsteht ein geschlossener Kraftfluss direkt im Zangengestell, was den Einsatz an gängigen 6-Achs-Industrierobotern ohne aufwendige externe Vorrichtungen erlaubt.

Technisch setzt das System auf das namensgebende „Steppnaht-Prinzip“: Statt einer durchgehenden Naht werden kurze Schweißsegmente sequenziell aneinandergereiht. Dadurch lassen sich auch komplexe 2D- und 3D-Verläufe realisieren. Nach Angaben des Entwicklerteams kann eine 50 Zentimeter lange Naht so in 1,5 bis 2 Sekunden gefügt werden.

Validierungsphase bis Juni 2026

Die technologische Reife sei bereits weit fortgeschritten. Eine vollständige Schweißzelle für Validierungsversuche inklusive eines digitalen Zwillings steht bereit. Gefördert wird das Projekt mit rund 1,4 Millionen Euro im Rahmen des Programms „VIP+“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).

Bis zum Abschluss der Validierungsphase im Juni 2026 soll die Technologie marktreif für den Einsatz in der Automobilindustrie, Luftfahrt und dem Maschinenbau sein. Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH begleitet die Markteinführung der patentierten Innovation.

Vorteile für Industrie und Umwelt

Das Verfahren kommt ohne Zusatzwerkstoffe aus, erzeugt weder Rauch noch Spritzer und arbeitet mit minimalem Energieaufwand. Gleichzeitig ermöglicht er erhebliche Gewichtseinsparungen bei komplexen Geometrien wie Batteriegehäusen oder Megacastings.

Autor

Editors EUROGUSS 365

euroguss365@nuernbergmesse.de

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Roboter-Rührreibschweißen: „Steppwelder“ macht Leichtbau serientauglich

Das Rührreibschweißen gilt als technisch ausgereift – in der flexiblen Serienfertigung scheiterte es jedoch häufig an einem praktischen Problem: hohen Prozesskräften und massiven Gegenhaltern. Forschende der Materialprüfungsanstalt (MPA) der Universität Stuttgart haben dafür nun eine Lösung entwickelt. Mit dem „Steppwelder“ soll das Verfahren roboterbasiert und ohne externe Stützstrukturen einsetzbar werden.

Geschrieben von Editors EUROGUSS 365

Geschlossener Kraftfluss und das Steppnaht-Prinzip

Validierungsphase bis Juni 2026