Bericht_362_Leseprobe

manuell ausgeführt wird. Erst diese Entwicklung – die der Endlosdrahtelektrode – hat es schlussendlich ermöglicht,
dass wir heute automatisiert schweißen können.
Solange die Zuführung der Bauteile oder die Brennerführung nicht auch mechanisiert ausgeführt wird, spricht die
Norm von teilmechanisierten Prozessen. Erst wenn auch diese Schritte mechanisiert in den Fertigungsprozess eingebunden
sind, spricht die Norm von einem automatischen Prozess. Der Begriff „vollautomatisch“ ist demnach genau
genommen überzogen.
Da ein automatisierter Prozess in der Regel eine Abfolge wiederkehrender Arbeitsschritte ist, kann eine deutlich
konstantere Qualität erreicht werden, als bei den manuellen Prozessen. Allerdings überwiegen noch weitere Vorteile
der Automatisierung gegenüber dem manuellen Schweißen. Ein Handschweißer schweißt mit einer Schweißgeschwindigkeit
von ca. 35-45 cm/min. Während einer 7-Stunden-Schicht muss er mehrfach pausieren oder wird durch
Nebentätigkeiten vom Schweißen abgehalten. So kommt ein durchschnittlicher Schweißer vielleicht auf eine produktive
Schweißzeit (Lichtbogenbrennzeit, ist vergleichbar mit der Einschaltdauer) von 30-50%. Setzt man für die gleiche
Aufgabenstellung ein mechanisiertes oder automatisches System ein, so können sowohl die Schweißgeschwindigkeit
als auch die Einschaltdauer je nach Anwendung mit Eindraht-Schweißprozess erheblich höher sein. Nimmt man
für die gleiche Anwendung eine Schweißgeschwindigkeit von 70 cm/min mit einem Roboter an, so erreicht man allein
dadurch eine Steigerung der Produktivität um 100%. Nimmt man weiter an, dass ein mechanisiertes System eine
Einschaltdauer bis zu 95% haben kann, so wäre die Produktivitätssteigerung bei einer Einschaltdauer von 70% noch
einmal um 75% gestiegen. Führt man diese Überlegung weiter und setzt Systeme ein, die die Rüstzeiten parallel zu
den Produktionszeiten legen, so kann man hier weitere Steigerungen der Produktivität erreichen. Auf diese Weise
kann mit einem vergleichsweise einfachen mechanisierten System die Produktivität leicht verdreifacht werden.
Doch nicht nur die direkten Produktivitätssteigerungen zeigen, dass die Investition in automatisierte Systeme vorteilhaft
sein kann. In vielen Fällen arbeiten schweißtechnische Betriebe nach Schweißanweisungen oder anderen produktionsrelevanten
Vorgaben. Bei manuell geführten Schweißanwendungen bedarf es erfahrener, guter Schweißer,
die in der Lage sind, diese Vorgaben über die Naht hinweg, über den Tag hinweg und über die Woche hinweg
konstant einzuhalten. Nur so kann die geforderte Qualität – aus der sich die Vorgaben ableiten – eingehalten werden.
In den meisten Fällen wird diesen Vorgaben ein recht breites „Gut-Fenster“ eingeräumt. Je breiter das Fenster ist,
desto einfacher ist es für den Schweißer, formal korrekt zu schweißen. Allerdings birgt ein breites Fenster die Gefahr,
dass die Naht formal zwar in Ordnung ist, aber der Parameter real zu hoch oder zu niedrig war. Beides kann zu
unzulässigen Unregelmäßigkeiten in der Naht oder zur Zerstörung des Werkstoffes führen oder schlichtweg unwirtschaftlich
sein und sollte vermieden werden. Je kleiner das Fenster ist, desto näher ist der Realwert am idealen
Sollwert.
Für ein mechanisiertes System gibt es diese Schwankungen über die Zeit nicht. Ein mechanisiertes System arbeitet
vormittags genauso wie nachmittags und arbeitet montags genauso wie mittwochs oder freitags. Auch Schwankungen
aufgrund mangelnder Handfertigkeit kommen bei Robotern nicht vor. Daher kann bei einem mechanisierten
System das erlaubte Sollwert-Fenster deutlich kleiner sein, als bei einer manuell ausgeführten Tätigkeit. Dies hat
darüber hinaus zur Folge, dass man mit einem mechanisierten System deutlich näher an die Grenze des technisch
Machbaren rücken kann und somit die Wirtschaftlichkeit innerhalb des Schweißprozesses an seine Grenze ausreizen
kann. Welche Auswirkungen eine Optimierung und Ausreizung der Schweißparameter bereits im Kleinen haben
kann, zeigt folgendes Zahlenspiel. Schweißt man eine Naht für ein a-Maß=4mm mit einer Schweißgeschwindigkeit
von 60cm/min mit dem Roboter, so ist das für einen Handschweißer schon nicht mehr erreichbar. Für einen Meter
Schweißnaht bräuchte man demnach 1:36min. Dafür würde man z.B. 14m/min Drahtvorschub wählen. Dreht man
jetzt den Drahtvorschub auf 16m/min, erreicht man nicht mehr ca.7kg Abschmelzleistung pro Stunde, sondern 8kg.
Damit füllt man den Meter nicht mehr in 1:36min sondern in 1:29min. Man spart also pro Meter Schweißnaht 7 Sekunden.
Das klingt auf den ersten Blick sehr wenig. Wenn man aber im Jahr 20km dieser Schweißnaht fertigt, so
kommt man schnell auf 38 Stunden Einschaltdauer, die eingespart werden können.
Darüber hinaus gibt es Schweißverfahren, die nur noch mechanisiert eingesetzt werden können. Denken wir hierbei
zunächst an das Schweißen mit zwei oder mehr abschmelzenden Drahtelektroden, so sind hier Reduzierung der
Schweißzeit um bis zu 500% durchaus realistisch. Auch die laserbasierte Schweißverfahren eröffnen dank der hohen
Schweißgeschwindigkeit und des besonders tiefen Einbrandes völlig neue Möglichkeiten der Produktivitätssteigerung.
4 Mit Digitalisierung den Erfolg steigern
Im Zuge der Automatisierung hat auch die Datenverarbeitung und Digitalisierung Einzug in die Fertigung gehalten.
Unbestritten ist, dass eine gewisse Digitalisierung die notwendige Voraussetzung für den Weg in Richtung Industrie
4.0 ist. Von daher soll auch hier kurz auf einige Merkmale der Digitalisierung eingegangen werden. Diese Entwicklung
ist nichts Neues. Computer Added Design (CAD), Computer Added Manufacturing (CAM) oder CNC gesteuerte Maschinen
sind schon lange in den Unternehmen etabliert. Neu ist der immer tiefer gehende Einfluss der Digitalisierung
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