Steppwelder revolutioniert den Leichtbau

Der moderne Karosseriebau steht vor einer großen Herausforderung: Um die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen und CO2-Emissionen zu senken, ist der Einsatz von hochfesten Aluminiumlegierungen und Mischverbindungen (z. B. Aluminium-Stahl) essenziell. Herkömmliche Fügeverfahren stoßen hier oft an ihre Grenzen. Das Rührreibschweißen bietet zwar exzellente Nahtqualitäten ohne Heißrisse, erforderte bisher jedoch massive, unflexible Gegenhalter, um die hohen Prozesskräfte aufzunehmen. Dies verhinderte bislang eine wirtschaftliche Integration in flexible Roboter-Produktionslinien.

Die Lösung: Integrierter Kraftfluss und das Steppnaht-Prinzip

Das Team um Projektleiter Dominik Walz sowie die Erfinder Florian Panzer, Stefan Weihe und Dr.-Ing. Martin Werz haben eine robotergeführte Schweißzange entwickelt, die dieses Problem löst.

Durch einen aktiv verfahrbaren, integrierten Gegenhalter wird ein geschlossener Kraftfluss direkt im Zangengestell erzeugt. Dies ermöglicht den Einsatz an herkömmlichen 6-Achs-Industrierobotern ohne aufwendige externe Vorrichtungen. Das innovative „Steppnaht-Prinzip“ erlaubt es zudem, durch das Aneinanderreihen kurzer Schweißungen flexible, mediendichte 2D- und 3D-Verläufe in Rekordzeit zu realisieren: Eine 50 cm lange Naht wird in nur 1,5 bis 2 Sekunden gefügt.

Die Technologie hat bereits einen hohen Reifegrad erreicht. Die Inbetriebnahme am Roboter sowie der Aufbau eines digitalen Zwillings sind abgeschlossen; eine komplette Schweißzelle für Validierungsversuche steht bereit. Das Projekt wird mit rund 1,4 Millionen Euro durch die Validierungsförderung VIP+ des Bundesministeriums (BMFTR) gefördert und von einem hochkarätigen Industrieausschuss begleitet. Ziel ist es, mit Abschluss der Validierungsphase im Juni 2026 einen erfolgreichen Markteintritt zu gewährleisten.

Vorteile auf einen Blick:

• Materialvielfalt: Fügen von hochfesten Al-Legierungen (5XXX bis 7XXX) und Hybridverbindungen ohne Zusatzwerkstoffe.
• Nachhaltigkeit: Prozess ohne Rauch und Spritzer bei minimalem Energieaufwand und hoher Ressourceneffizienz.
• Flexibilität: Einsatz bei komplexen 3D-Geometrien (z. B. Megacastings oder Batteriegehäuse).
• Wirtschaftlichkeit: Massive Gewichtseinsparung bei gleichbleibender Bauteilsicherheit und geringen Anlagenkosten.

Patent- und Lizenzsituation: Die Innovation ist durch die Patente DE 102018111496 B4 und US 11407606 B2 geschützt. Die TLB GmbH ist mit der Verwertung beauftragt und bietet Unternehmen aus der Automobilindustrie, Luftfahrt und dem Maschinenbau Möglichkeiten zur Lizenzierung und Kooperation.

(Ref.-Nr. 17/076TLB)