FSW-Anlagen Sparen Geld & entlasten die Umwelt

TECHNOLOGIE
RÜHRREIBSCHWEISSEN

Das Rührreibschweissen (englisch: Friction Stir Welding, kurz FSW) wurde am «The Welding Institut» (TWI, Cambridge, Grossbritannien) vor rund 25 Jahren entwickelt und patentiert. Die FSW-Anwendung hat sich seit seiner Entwicklung in vielen Bereichen der Industrie aufgrund der überzeugenden Vorteile verbreitet. Das Schweissverfahren unterscheidet sich stark von den traditionellen Schmelzschweiss-verfahren. Bei dem Rührreibschweissen wird das Grundmaterial nicht über die Schmelztemperatur erwärmt, so dass auch keine Schmelze entsteht. Die notwendige Schweisstemperatur beträgt nur gerade ca. 80% der Schmelztemperatur des Grundwerkstoffes. Um die Verbindung zu erzeugen wird der Grundwerkstoff der beiden Werkstücke miteinander vermengt. Hierfür wird ein spezielles, sich rotierendes Werkzeug benötigt. Die tiefer notwendigen Prozesstemperaturen reduzieren den Energiebedarf bei dem Rührreibschweissen und den nachfolgenden Richtarbeiten am Werkstück. Auch werden keine Schweissgase benötigt. Es kann ein höherer Schweissvorschub erreicht werden bei einer erhöhter Prozesssicherheit. Was die Prozesszeit und die Ausschussrate reduziert.

ANWENDUNG

Die FSW-Technologie wird für eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt – von der Luft- und Raumfahrt, die Automobil-Industrie über den Schiffbau und den Schienenfahrzeugbau bis hin zur Elektronik, einschließlich der Herstellung von Batteriewannen für Elektrofahrzeuge.

WARUM FSW?

Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit stehen auch in der Metall- verarbeitenden Industrie und im professionellen Handwerk vermehrt an erster Stelle. Bei Schweissaufgaben geht es vor allem um Geschwindigkeit und hohe Einsparpotenziale beim Verbrauch von Energie, Gas und Draht. Der geringere Verbrauch von Energie- und Zusatzmaterial wirkt sich zusätzlich positiv aus. Für die ESATechnologies AG ist die Kundenerfahrung von HITACHI/ABB eine Bestätigung für die Unternehmensstrategie, voll auf die Entwicklung von Schweisstechnik zu setzen.

Vorteile der FSW-Technologie

Nachhaltigkeit

Als Festkörperschweissverfahren ist FSW ein weitgehend fehlerfreies Fügeverfahren ohne Porosität, ohne Warmrisse und ohne Erstarrungsrisse. Dadurch ergibt sich ein deutlich niedrigere Ausschuss-Rate in der Produktion und werden zusätzliche Prüfverfahren zur Dichtigkeit auf das Minimum reduziert, was gegenüber der herkömmlichen Schweissverfahren einen nicht unbedeutenden Nachhaltigkeits-Faktor darstellt.

Deutliche Qualitäts-Steigerung

Aufgrund der niedrigeren Temperaturen kommt es zu einer Verringerung von Schrumpfung und Verzug des zu verbindenden Materials und damit zu einer deutlichen Qualitätssteigerung bei den Verbindungsstellen und keine Festigkeitsverlust bei den zu verschweissenden Metallen.

Leicht zu automatisieren

Verwendet Werkzeugmaschinentechnologie, wodurch der Prozess leicht zu automatisieren, hochgradig wiederholbar ist und der Bedarf an qualifizierten Schweissern verringert wird, was zu einer hohen Reduzierung der Produktions-Kosten führt.

Arbeitet in jeder Position

Kann in jeder Position arbeiten.

Gute mechanische Eigenschaften

Gute mechanische Eigenschaften, die bei Aluminiumlegierungen typischerweise denjenigen entsprechen oder diese übertreffen, die durch konkurrierende Verfahren erzielt werden.

Höherer Produktions-Ausstoss

Durch die kürzere Prozess-Zeit kann bei einer FSW-Anlage im gleichen Zeitraum ein höherer Output erreicht werden. Eine Auslastung von bis zu 8000 Kapselungen pro Jahr kann in einem Einschicht-Betrieb mit einer Anlage erreicht werden. Daraus lässt sich ein deutlich geringerer Energie-Aufwand ableiten.

Schweissnaht ohne End-Loch

Am Ende der Schweissnaht verbleibt nach dem Herausziehen des Werkzeugs aus den zu verbindenden Werkstoffen kein End-Loch zurück.

Energieeffizient

Verbindet auch div. Mischlegierungen

In der Lage, viele „schwer schweissbare“ Aluminiumlegierungen sowie Mischlegierungen z.B. Aluminium mit Kupfer zu verbinden.

Selten Kantenvorbereitungen erforderlich

Für die meisten Anwendungen ist keine spezielle Kantenvorbereitung erforderlich.

ÖKOLOGISCHE VORTEILE

Wirtschaftliche Effizienz und Ökologie müssen auch beim Schweissen kein Gegensatz sein. Mit effizienten Fügeverfahren, sparsamen Einsatz von Energie sowie Zubehör, das weitere Einsparmöglichkeiten eröffnet, steht ein komplettes System zum nachhaltigen Schweissen zur Verfügung. Damit lassen sich Zeit, Energieverbrauch, Wartung und Emissionen deutlich senken.

Vorteil 01

Keine Belastung des Schweiss-Personals durch Rauchpartikel

Vorteil 02 - keine Ozonbildung

Keine *Ozonbildung durch UV-Strahlen welche sich beim konventionellen

Schweissen ergeben.

Vorteil 03 - keine Abfälle

Filter- und Schutzmaterialien (Wegwerfartikel) der herkömmlichen Schweiss-Verfahren entfallen.

Vorteil 04 - reduzierter CO2-Ausstoss

Die Erzeugung und der Transport von Schweiss-Gasen entfallen, was ebenfalls zu einer geringeren CO²- Belastung der Umwelt führt.

Vorteil 05 - deutlich geringerer Energie-Aufwand

Durch die kürzere Prozesszeit kann bei einer FSW Anlage im gleichen Zeitraum ein höherer Output erreicht werden. Eine Auslastung von bis zu 8000 Kapselungen pro Jahr kann in einem Einschichtbetrieb mit einer Anlage bewältigt werden. Daraus lässt sich ein deutlich reduzierter Energie-Aufwand ableiten.

Vorteil 06 - Reduktion der Schadstoff-Ausstosse

Zusatzwerkstoffe, Flussmittel oder Schutzgas sind für Aluminiumlegierungen nicht erforderlich, auch dadurch ist die FSW-Technik bedeutend umweltfreundlicher, da keine giftigen Dämpfe, Spritzer oder UV-Strahlung erzeugt werden. Hierzu eine Grafik, die die Reduzierung von Schadstoffen gegenüber den herkömmlichen Schweissverfahren aufzeigt.