Hochschule Anhalt bietet Konzept zur Verbesserung bekannter Zangenkonzepte

Die Qualität von Widerstandspunktschweißungen ist stark von der Güte des Zangenausgleichs abhängig. Jonny Kaars von der Hochschule Anhalt entwickelte unter Leitung von Professor Dr. Kurt Koppe ein Konzept zur Verbesserung der bekannten Zangenkonzepte. Im April stellt er den Prototypen auf der Hannover Messe vor. Wir baten den Entwickler aus dem Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen zum Interview.
 
Warum ist der Zangenausgleich beim Widerstandspunktschweißen so wichtig?
Die Qualität solcher Schweißungen hängt enorm vom Zangenausgleich ab. Gerade beim Fügen von hochfesten Stählen ist die präzise Einhaltung der vorgegebenen Kraft an jeder Elektrode von Bedeutung. Man kann sich das so vorstellen: Der Roboter, der die Zange im Raum bewegt, führt Bewegungen zu einem programmierten Ort durch, an dem Blechteile verschweißt werden. Diese Blechteile unterliegen Fertigungstoleranzen, sie befinden sich nicht präzise dort, wo der Roboter die Zange hinführt. Das ist ein bekannter Fehler, der toleriert wird. Wenn sich die Zange schließt, muss dieser Fehler ausgeglichen werden, andernfalls käme es zu Kontaktfehlern an den Elektroden. Das heißt, eine Elektrode müsste mehr Kraft aufwenden als die andere. Das wiederum führt zu Qualitätseinbußen bei der Schweißung.

In welchen Branchen können diese speziellen Zangen zum Einsatz kommen?
Das Einsatzpotential sehe ich vorrangig in der Automobilindustrie beim Fügen hochfester Stähle, da dort robotergeführtes Widerstandspunktschweißen zum Fertigungsprozess gehört. Aber sie können auch in der Blech verarbeitenden Industrie genutzt werden. Dazu gehört auch die Fertigung von Schienenfahrzeugen, Schaltschränken und der Anlagenbau.

Was ist an Ihrem XC-Konzept besser als bei bekannten Zangenkonzepten?
Unsere XC-Zange kombiniert die Vorteile der beiden anderen Zangen: Sie hat die günstige symmetrische Steifigkeit einer X-Zange und gleichzeitig den translatorischen Ausgleich einer C-Zange. Der Tool-Center-Point des Werkzeugs ist dabei schwimmend gelagert.

Warum forschen Sie gerade auf diesem Gebiet?
In meiner Masterthesis habe ich mich intensiv mit dem Thema Widerstandspunktschweißen und dabei vor allem mit der mechanischen Seite des Prozesses befasst. Die neue Zangenkonzeption ist eine Umsetzung von Erkenntnissen, die ich in dieser Arbeit gewonnen habe.

Wie findet Ihre Weiterentwicklung den Weg in die Industrie?
Wir arbeiten stets sehr praxisnah und erhalten auch viel Feedback von der Industrie. Den Prototypen testen und entwickeln wir gemeinsam mit Partnern. Wir werden dabei Situationen erzeugen, die auch in der Praxis vorkommen. Dadurch können wir ablesen, wo vielleicht noch etwas nachgebessert werden muss.
 
An welchen weiteren Projekten forschen Sie derzeit noch?
Ich arbeite als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich der Fügeprozess-Entwicklung. Momentan beschäftigen wir uns intensiv mit den Prozessen des Reibschweißens und des Durchsetzfügens. Von Haus aus bin ich Simulant: Ich erstelle Simulationen strukturmechanischer Probleme, erarbeite Festigkeitsanalysen, beschäftige mich mit dynamischen Fragestellungen oder mit Multiphysics-Problemen, bei denen mehrere physikalische Theorien zusammentreffen.


Autorin: Manuela Bock
Foto: J.Kaars

Kontakt:
Prof. Dr. Kurt Koppe / Jonny Kaars M.Eng. IWE
Hochschule Anhalt
Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen
Postfach 1458
06354 Köthen
Tel.: +49 3496 67-2438
E-Mail: J.Kaars.ignore@emw.hs-anhalt.de
Web: www.emw.hs-anhalt.de

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