Technologiesprung Reibschweißen

Die Multi Orbital Systems GmbH (M-O-SYS) in Naila bei Hof hat Ende November die Reibschweißtechnologie in einer ,Weltpremiere’ unter den Augen namhafter Fensterhersteller und Systemgeber der Öffentlichkeit vorgestellt. Bei der Suche nach den Engpässen im Materialfluss der Fensterproduktion ist der Entwickler Leonard Crasser immer wieder auf starre und lange Taktzeiten, speziell beim gängigen Pressstumpfschweißen der Profile gestoßen. Für ihn komme es mit seinem Verfahren, dem ,Multi Orbitalen Reibschweißen’ jetzt zu einem Technologiesprung: Seit über 40 Jahren werden die Gehrungsschnitte der Profile mit elektrisch erhitzten, teflonbeschichteten Metallplatten erwärmt und nach Erreichen der Schmelztemperatur zusammengepresst. Die Taktzeiten betragen rund 90 Sekunden und sind nicht mehr zu verkürzen.

Das Orbital-Reibschweißen geht einen völlig neuen Weg: Kleinste kreisförmige Drehbewegungen unter gleichzeitiger Aufbringung eines Pressdruckes sorgen für die nötige Umwandlung der Bewegungsenergie in Wärme. Hohe Reibgeschwindigkeiten werden durch gegenläufiges Rotieren beider Profilenden (jeweils ca. 6000 U/min) und Durchmesser der Schwingungskreisbahn von nur ca. 0,45 mm erzielt. Darin liegt auch der besondere Trick: Die Durchmesser der Drehbewegungen sind immer kleiner als der dünnste Steg im Profil. So können beliebig geformte Querschnitte verschweißt werden; dem Überlappen der Stege wird vorgebeugt.

Die Schweißzeiten sind mit einigen Sekunden deutlich geringer als bisherige Verfahren.

Die elektrisch gesteuerten Servomotoren werden ständig von der Maschinensteuerung überwacht und in ihrer Drehbewegung korrigiert. Vorraussetzung für diesen hochfrequenten Datenfluss sind beträchtliche Rechnerleis-tungen, die vor fünf Jahren noch gar nicht zur Verfügung gestanden hätten. Damals wäre dieses Verfahren folglich nicht anwendbar gewesen. Ein weiterer Vorteil: Es können nicht nur verschiedene Kunststoffe (PVC, PMMA, ABS, PP, PA, PS uvm.) und Metalle (z. B. Aluminium mit Stahl, Titan mit Stahl, Niob) miteinander und untereinander verbunden werden, auch Verbundwerkstoffe und verstärkte Kunststoffe können geschweißt werden. Bei Profilen mit integriertem Alukern fällt der Aussteifungszuschnitt und die dazugehörige Verschraubung weg.

Die Multi-Orbital-Anwendung erlaubt es, an allen vier Ecken gleichzeitig die Fensterrahmen zu verschweißen. Die Schweiß-wulst gerade in der Innenecke (Falz und Überschlag) ist so gering, dass dort nicht mehr verputzt werden muss. Zudem ist der Schweißschwund deutlich reduziert worden. Die Qualität der Schweißnähte und die Bruchfestigkeit sei sehr hoch und die Streuung der Festigkeitswerte sehr gering, versichert Crasser. Durch den zielgerichteten geringen Wärmeeintrag in das Material sei auch der Energieeinsatz minimal. Und dazu ist noch weniger Platz notwendig, da auf Kühlstrecken komplett verzichtet werden kann.

Für den Bau und die Konfektionierung der Maschine wurde die ebenfalls in Naila ansässige international agierende Ontec GmbH als Entwicklungs- und Know-how-Partner gefunden. Das Automatisierungsunternehmen kooperiert bei der Steuerungs-Technik und Softwareentwicklung eng mit Siemens. Durch Ontec konnte eine weltweite Präsenz und Serviceverfügbarkeit sicher gestellt werden. Dazu wird jede Maschine mit Modem zur Fehlerfernanalyse ausgestattet. Und es werde im deutschsprachigem Raum ein 24-Stunden-Kunden- und Eil-service zur Verfügung stehen, so Crasser.

Nach Abschluss aller Tests wurde Anfang November 2002 die erste Serienmaschine fertiggestellt. Der Probebetrieb bewies die Zuverlässigkeit der Konstruktion und des Verfahrens: Vibrationen werden größtenteils durch die entgegengesetzt rotierenden Motoren auf der gegenüberliegenden Seite kompensiert. So ist der Betrieb mit ruhig laufenden Elektromotoren vergleichbar. Alle elektrischen Antriebe bestehen aus verschleißfreien Servomotoren, deren Lager äußerst gering belastet und auf 10 Millionen Betriebsstunden ausgelegt sind. Und auf Zusatzmaterialien wie z. B. Teflon kann bei diesem Verfahren gänzlich verzichtet werden. Die Geräuschbelastung ist erträglich und liegt innerhalb der Grenzwerte der Arbeitsstättenverordnung.

Der Maschinenbau-Ingenieur Crasser hat sich in einem aufwändigen Patentverfahren die neue Verfahrenstechnologie ,für offene und geschlossene Profilrahmen von Kunststoffen und Metallen’ in über 30 Industrienationen der Welt patentrechtlich schützen lassen. Unterstützt wird der Sieger im Businessplan-Wettbewerb Nordbayern 2002 durch die Antares Beteiligungsgesellschaft, die durch Vergabe von Beteiligungskapital innovative und wachstumsorientierte Unternehmen stärkt und Beratungs-Know-how zur Verfügung stellt. Crasser hat jahrelange Berufserfahrungen in der Fensterbranche und gründete 2001 die weiterhin selbstständig operierende Crasser Maschinen GmbH. Sie hat sich auf die Sonderfenster-Maschinentechnik spezialisiert. Seit Januar 2003 ist die Geschäftsführung der M-O-SYS durch Jochen Seeghitz verstärkt worden. Seeghitz bringt ebenfalls jahrelange Berufserfahrung aus Unternehmen der Bauzulieferindustrie und der Fensterbranche mit und wird im Unternehmen die Stelle des kaufmännischen Geschäftsführer besetzen.

Wichtig war es für Crasser, das System in vorhandene Fertigungsabläufe integrieren zu können. So werden Schnittstellen zu allen gängigen Fensterbauprogrammen zur Verfügung gestellt. Zusätzlich lässt sich die neue Technologie auch mit herkömmlichen Schweißmaschinen kombinieren. So ist ein modulartiger Ausbau gewährleistet. Die Bedienung mittels Windows-Oberfläche sei entsprechend einfach zu erlernen, heißt es. Beide Geschäftsführer sind sich einig: „Fensterhersteller kommen in absehbarer Zeit um diesen Technologiesprung in der Fenster-Verbindungstechnik nicht herum.“

Daniel Mund

Multi Orbital Systems GmbH

95119 Naila

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