Leichtbau für die Automobilindustrie mit Rührreibschweißen

Schweißen von Mischnähten

Für die Produktion von Batterieträgern für Elektrofahrzeuge sind im Werk in Brežice nahe der kroatischen Grenze bereits sechs FSW-Portalmaschinen von Grenzebach im Einsatz. Die Batterieträger werden aus verschiedenen Einzelteilen aus zwei unterschiedlichen Aluminiumlegierungen hergestellt. Vier Deckplatten und neun Strangpressprofile werden zu einem Batterieträger zusammengeschweißt.

Aluminium gilt als schwer oder gar nicht schmelzschweißbar, unter anderem wegen der Aluminiumoxidschicht. Als Pressschweißverfahren ist das Rührreibschweißen anderen Schmelzschweißverfahren bei der Verarbeitung von Aluminiumlegierungen und Mischverbindungen überlegen, da die Komponenten nicht an der Naht verschmolzen, sondern miteinander verrührt werden. Obwohl die Naht erwärmt wird, wird sie im festen Zustand gefügt.

"Neben der hohen Schweißnahtqualität ist in der Serienfertigung natürlich auch die Geschwindigkeit der Prozessschritte entscheidend. Die Grenzebach-Technologie hat uns bei diesen beiden wichtigen Kriterien voll überzeugt", sagt Emir Šoštarec, Supply Chain Manager bei TPV Automotive.

Rührreibschweißen: ein schneller und robuster Prozessschritt

Die vierachsigen Portalsysteme von Grenzebach sorgen für absolute Prozesssicherheit im gesamten Arbeitsbereich. Das Gantry-System ist auf hohe Achsdynamik und präzise Bahnführung ausgelegt - eingebettet in das HYDROPOL®-Maschinenbett, das speziell auf sehr hohe Steifigkeit, geringe dynamische Nachgiebigkeit und Verformung ausgelegt ist. Aufgrund der hohen Einschweißtiefe wird bei TPV Automotive das konventionelle Werkzeug mit rotierender Schulter eingesetzt. Dies ist ein schneller und dennoch robuster Prozess, der eine zuverlässige und reproduzierbare Schweißqualität über den gesamten Arbeitsbereich liefert. "Die Batterieträger müssen hundertprozentig dicht geschweißt werden, damit im Falle einer Beschädigung der Batterie keine Flüssigkeit austreten kann", erklärt Emir Šoštarec.

Schweißnähte: Extrem stark - und verzugsarm

Das Rührreibschweißen kann hier seine Stärken ausspielen. Ein rotierendes Werkzeug erzeugt durch Reibung und Druck an der Naht die notwendige Prozesswärme. Das Material wird durch die zugeführte Wärme plastisch verformt und durch die Rotation des Werkzeugs entlang der Naht gerührt. Die so entstandene Naht zeichnet sich durch besondere Dichtigkeit aus. Da die Schweißnaht auch mechanisch äußerst belastbar ist, kann sie in konstruktiv relevanten Bereichen eingesetzt werden. Die hohe Belastbarkeit der FSW-Naht trägt zur Fahrzeugsicherheit bei. Die durch FSW erzeugten Verbindungen sind aufgrund des geringen Energieeintrags verzugsarm.

Reibrührschweißen: Bewährt in der Serienproduktion

Die Experten von TPV Automotive und Grenzebach starteten ihre Zusammenarbeit auf der Aluminiummesse in Düsseldorf im Jahr 2018. Damals gab TPV Automotive zwei FSW-Portalmaschinen in Auftrag. Diese laufen seit 2020 im Werk Brežice unter Serienbedingungen im Drei-Schicht-Betrieb. Die Gantry-Maschinen sind in eine automatische Fertigungslinie integriert. Dabei bringt ein Roboter die Bauteile zu den einzelnen Bearbeitungsstationen und belädt die FSW-Maschinen. "Die Tatsache, dass TPV Automotive vier weitere Rührreibschweißmaschinen integriert hat, bestätigt, wie sehr sich die ersten beiden Maschinen in der Serienproduktion mit anspruchsvollen Qualitäts- und Zeitkriterien bewährt haben. Wir freuen uns, dass die Produktionsleistung mit der FSW-Technologie deutlich gesteigert werden konnte", sagt Andreas Preßlein, Projektleiter bei Grenzebach.

Start mit Prototypenschweißung bei Grenzebach

Die Zusammenarbeit der beiden Unternehmen begann mit Prototypenschweißungen am Grenzebach-Stammsitz in Hamlar bei Augsburg. Diese wurden vor Ort von einem Experten von TPV Automotive begleitet. "Intensives technisches Sparring mit unseren Kunden ist Teil unserer Arbeitsphilosophie. So lernen wir die Bedürfnisse und Anforderungen genau kennen und können die Technologie individuell anpassen und auch gemeinsam weiterentwickeln", sagt Christian Herfert, Leiter der Rührreibschweißtechnik bei Grenzebach.

Emissionsfreies Verfahren für grüne Mobilität

Gerade jetzt, wo Elektrofahrzeuge mit dem Ziel einer klimafreundlichen Mobilität auf dem Vormarsch sind, wird das Rührreibschweißen immer häufiger für die Herstellung von Aluminiumbauteilen eingesetzt. Nicht zuletzt kommen emissionsfreie Verfahren der schadstoffarmen Antriebstechnik entgegen. Im Vergleich zu herkömmlichen Schmelzschweißverfahren wie dem Lichtbogenschweißen werden beim Rührreibschweißen weder Schweißdraht noch Schutzgas oder aufwändige Absauganlagen benötigt. Darüber hinaus ist die Anwendung geräuscharm und erzeugt keine optische Strahlung.

Zwei Global Player im Austausch

Mit TPV Automotive und Grenzebach treffen zwei Global Player aufeinander. TPV Automotive mit Hauptsitz in Novo mesto, das rund 60 Kilometer südöstlich der slowenischen Hauptstadt Lubljana und unweit der kroatischen Grenze liegt, betreibt fünf Produktionsstätten in Slowenien sowie Standorte in Serbien, den USA und China. Das Unternehmen verfügt über mehr als 60 Jahre Erfahrung in der Automobilbranche und beschäftigt heute mehr als 700 Mitarbeiter. TPV Automotive vertreibt seine Produkte in mehr als 20 Ländern, und zahlreiche namhafte Automobilhersteller zählen zu den Kunden des Unternehmens.

3.000 Batterietabletts pro Woche

Mit den sechs FSW-Portalmaschinen von Grenzebach kann TPV Automotive seinen praktischen Beitrag zur grünen Mobilität weiter ausbauen. Eine FSW-Portalmaschine produziert rund 80 Batterieträger pro Tag, die sechs Maschinen können 3.000 Teile pro Woche liefern.

Grenzebach bietet mit der FSW-Technologie ein leistungsstarkes und emissionsfreies Verfahren zur Herstellung von Komponenten für E-Fahrzeuge. OEMs und Tier-1-Zulieferer erhalten eine umfassende Beratung zu Produktdesign und Prozess und profitieren von einem großen Anlagen- und Werkzeugportfolio, das Grenzebach kontinuierlich weiterentwickelt.