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Sauberkeit für beste Verbindungen

CO2-Schneereinigung vor dem Laserschweißen

(PresseBox) (Ditzingen, ) Produktivität, Zuverlässigkeit und Umweltverträglichkeit erhöhen, dabei gleichzeitig Betriebskosten und Wartungsaufwand senken – grundlegende Forderungen bei Baumaschinen. Die Volvo Construction Equipment AB entwickelt dafür auch innovative Getriebe. Gefertigt werden diese Aggregate beim schwedischen Hersteller mit modernen Technologien, wie beispielsweise dem Laserschweißen. Für die erforderliche Reinheit der Schweißstellen sorgt ein in die Produktionslinie integriertes CO2-Schneestrahlreinigungssystem.

Volvo Construction Equipment AB (Volvo CE AB) zählt zu den weltgrößten Herstellern von Baumaschinen. Die Produktpalette umfasst über 100 verschiedene Modelle an Radladern, Muldenkippern, Baggerladern, Baggern und sonstige Maschinen. Für diese Fahrzeuge entwickelt und produziert der Bereich „Component Division“ im schwedischen Eskilstuna die Getriebe und angetriebenen Achsen. „Um unsere Maschinen ständig weiter zu verbessern, arbeiten wir auch in diesem Bereich immer an neuen Lösungen“, berichtet Lennart Larsson, Projektleiter Investitionen bei Volvo CE AB, Component Division. Eine dieser innovativen Lösungen ist ein neues Getriebe, dessen Komponenten erstmals durch Laserschweißen verbunden werden. Vorteil dieser Fügetechnologie ist, dass die Verbindungen wesentlich exakter und verzugsärmer sind. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die Schweißstellen absolut sauber und fettfrei sind. Die Zahnräder und anderen Bauteile des Getriebes durchlaufen nach ihrer Herstellung einen wässrigen Reinigungsprozess, dessen letztem Spülbad ein Korrosionsschutz beigegeben ist. „Um eine optimale Schweißverbindung herzustellen, muss diese Schutzschicht an den Schweißstellen der Bauteile zuverlässig entfernt werden“, so der Projektleiter.

Hohe Anforderungen – nicht nur an das Reinigungsergebnis
Während der Entwicklungsphase des Getriebes machte sich Lennart Larsson auf die Suche nach einem geeigneten Reinigungsverfahren. Wesentliche Kriterien dabei waren, dass es eine „trockene Reinigung“ mit reproduzierbarem Ergebnis und hoher Prozesssicherheit sein sollte. Hohe Systemverfügbarkeit, geringer Platzbedarf und die einfache Integration in den Fertigungsprozess stellten weitere wichtige Forderungen dar. Fündig wurde Larsson auf der EMO am Stand der acp GmbH. Das Unternehmen präsentierte dort seine spezielle CO2-Schneestrahltechnologie, die auch für die partielle Feinreinigung von Funktionsoberflächen eingesetzt wird.

Umfangreiche Reinigungsversuche mit dem Hersteller des Schweißlasers
Dass das Reinigungsverfahren prinzipiell für den Einsatz vor dem Laserschweißen geeignet ist, ergaben die Gespräche. „Wir haben dann zunächst Reinigungsversuche im Technikum des Unternehmens durchgeführt. Nachdem diese gute Ergebnisse lieferten, sind wir mit Original-Getriebeteilen und einem mobilen System von acp zum Hersteller des Schweißlasers, der Firma Trumpf nach Ditzingen, und haben dort weiter getestet“, erinnert sich der Projektleiter. Um die Qualität der Laserschweißverbindung visuell zu beurteilen, wurden die geschweißten Getriebeteile auseinander gesägt und die Schweißnähte begutachtet. Zusätzlich erfolgten Drehmomentversuche, die Rückschlüsse über die Belastbarkeit der Schweißverbindungen ermöglichten. Nach dem erfolgreichen Abschluss dieser Tests entschied sich Volvo CE für ein Reinigungsmodul von acp.

Effiziente Reinigung mit flüssigem Kohlendioxid
Das Schneestrahlreinigungsverfahren der acp verwendet flüssiges Kohlendioxid als Strahlmittel, das bei Volvo CE AB konstant aus Flaschen zugeführt wird. Der ungiftige und nicht brennbare CO2-Schnee entfernt durch die Kombination mechanischer, chemischer sowie thermischer Eigenschaften feste und filmische Verunreinigungen trocken und rückstandsfrei. Beim Auftreffen auf die zu reinigende Oberfläche verflüssigen sich die Schneekristalle und sublimieren nach dem Aufprall. Durch den dabei entstehenden Sublimationsimpuls werden vorhandene partikuläre Feinstverschmutzungen gelöst und abgetragen. In der Flüssigphase wirkt das umweltneutrale Kohlendioxid als Lösemittel und entfernt filmische Schichten oder Verunreinigungen wie das Korrosionsschutzöl. Die geringe Härte der winzigen Schneekristalle gewährleistet dabei, dass die Oberflächen der Schweißstellen nicht beschädigt und die Verbindung dadurch beeinträchtigt wird.
Basis des guten Reinigungsvermögens der Schneekristalle ist der als Überschall-Zweistoffringdüse ausgeführte Reinigungskopf. Das flüssige Kohlendioxid entspannt beim Austreten aus der Düse zu einem Schnee/Gas-Gemisch, das den Kernstrahl bildet. Zusätzlich wird Druckluft als Mantelstrahl zugeführt, der die CO2-Schneekristalle auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Die Beschleunigung mit Druckluft bewirkt eine im Vergleich zu Einstoff-Düsensystemen wesentlich höhere Reinigungsleistung bei geringem Kohlendioxidverbrauch.
Ausgestattet ist das Reinigungsmodul von Volvo CE AB auch mit einer Medienaufbereitung. Diese filtert eventuell im flüssigen Kohlendioxid und in der Druckluft enthaltene Feinstverunreinigungen vor dem Reinigungsprozess aus. Das Reinigungsmedium steht dadurch in einer konstant hohen Qualität zur Verfügung und gewährleistet ein gleich bleibend gutes sowie jederzeit reproduzierbares Ergebnis.

In die Fertigungslinie integrierter, vollautomatischer Reinigungsprozess
Ausschlaggebend bei der Entscheidung für das CO2-Schneestrahlreinigungssystem von acp war neben dem Reinigungsergebnis auch die Unterstützung bei der bestmöglichen Gestaltung des Reinigungsprozesses. „acp hat uns auch über Schnittstellen beraten, durch die wir das Reinigungssystem optimal in die Fertigung integrieren“, berichtet Lennart Larsson.
Die CO2-Schneestrahlreinigung ist Bestandteil einer Gesamtanlage mit vier Robotern. Neben der vollautomatischen Reinigung und dem Laserschweißen werden auch Rückstände vom Schweißen durch einen Roboter von den Teilen abgebürstet. „Die Anlage ist seit einiger Zeit im Serienbetrieb und läuft einwandfrei. Und so wie es im Moment aussieht, wird bald ein Ausbau der Kapazität erforderlich sein. Wir werden dann sicher in ein zweites Reinigungssystem von acp investieren, denn wir sind mit dieser Lösung sehr zufrieden“, erklärt der Projektleiter Investitionen.

Kontaktinformationen:
acp – advanced clean production GmbH
+49 (0)7156 480140
www.acp-micron.com
mail@acp-micron.com

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