Mit nachrüstbarem Schweißkopf kleine Losgrößen fertigen

Die Loka Metallverarbeitung ist ein erfahrener Auftragsfertiger für den Maschinenbau, der hauptsächlich kleinere Losgrößen liefert. Eine Kernkompetenz des Unternehmens sind Schweißverfahren. So erkannte man schnell das Potenzial eines Angebots auf der Euroblech 2018: Das Entwicklerteam von WS Optics bot an, Laserschneidanlagen als Schweißautomaten nutzbar zu machen. Inzwischen nutzt Loka die Lösung weitaus intensiver und erfolgreicher, als es ihre Erfinder vorausgesagt haben.

In ihrer über 25-jährigen Firmengeschichte hat sich die Loka Metallverarbeitung GmbH aus dem mittelhessischen Hüttenberg zu einem Spezialisten für die Verarbeitung von Edelstahl, Stahl, Aluminium und verschiedensten Blechen zu funktionsstarken Baugruppen entwickelt. Nimmt man die 2017 übernommene LK-Mechanik und Blechverarbeitungs-GmbH hinzu, kommt das Unternehmen auf 40 Jahre Erfahrung mit anspruchsvollen Auftragsarbeiten. Die Kunden kommen aus Branchen wie Maschinenbau, Klimatechnik, Verpackungsindustrie und Luftfahrtindustrie, Lebensmittel-, Pharma- und Medizintechnik. Das Leistungsspektrum umfasst Entwicklung und Konstruktion, Blechverarbeitung, Schweißtechnik, Stahl- und Anlagenbau sowie Oberflächenbearbeitung und -veredelung. Der prozess- und materialflussoptimiert eingerichtete Maschinenpark umfasst auch eine 2D-Laserschneidmaschine L3030 von Trumpf mit einem 3,2-kW-CO2-Laser. Bei dieser Maschine setzt heute eine innovative Lösung an: WS Weld.

WS Weld ist eine nachrüstbare Laserschweißlösung der Firma WS Optics GmbH, einem auf Steuerungssoftware für den Maschinenbau spezialisierten Unternehmen aus Altenstadt in Oberbayern. WS Optics wurde 2016 mit dem Euroblech-Award für die innovative Idee ausgezeichnet, Trumpf-Laserschneidmaschinen mit Hilfe eines Bearbeitungskopfes, eines Bearbeitungstischs und einer Steuerungssoftware zu Schweißautomaten umzurüsten.

Eine Idee, die auch Tomas Loh, dem Gründer und Geschäftsführer von Loka Metallverarbeitung, gefiel. „Eine Laserschweißanlage ist eine gewaltige Investition, zieht einen hohen Schulungsaufwand nach sich und verlangt große Stückzahlen an Werkstücken für ihre Auslastung. Wir haben es dagegen hauptsächlich mit kleinen Losgrößen und Einzelaufträgen zu tun. Trotz guten Wachstums lohnt sich eine Laserschweißanlage für uns in nächster Zeit nicht“, erklärt Tomas Loh und führt weiter aus: „Natürlich kennen wir die Vorteile der Fügetechnik aus dem manuellen Laserschweißen. WS Weld ist deshalb der perfekte Zwischenschritt, um in das automatisierte Laserschweißen einsteigen zu können.“

Die Idee überzeugte. Tomas Loh und Florian Sepp, der Geschäftsführer von WS Optics, verstanden sich gut und so legte man kurz nach der Euroblech 2018 los. Die von Trumpf als „Daniel Düsentrieb des Laserschweißens“ bezeichneten Erfinder montierten den Laserschweißkopf TC08 auf der L3030-Schneidanlage, führten in die WS Weld-3D-Programmiersoftware ein und lieferten ihren modularen Bearbeitungstisch, für den sich Loka ein eigenes Vorrichtungssystem entwarf. Ein erstes Projekt wurde gemeinsam eingerichtet und evaluiert: vierkantige Rohre aus zwei zusammengeschweißten U-Profilen. Das Ergebnis überzeugte. „Ausprobiert und dabeigeblieben – wir nutzen den Schweißkopf auf der Schneidmaschine seither regelmäßig“, sagt Thomas Loh.

Der WS Weld-Laserschweißkopf TC08 ersetzt in wenigen Minuten den Schneidkopf einer Trumpf Flachbettmaschine. Er vereint Tief- und Wärmeleitschweißen in einer Optik, verfügt über eine aktive Kühlung aller optischen Elemente, eine koaxiale Schweißgaszuführung und aktive Kollisionserkennung. Ein Cross-Jet verhindert eine Verschmutzung der Optik.

Die Mitarbeiter bei Loka bestätigen, dass die WS Weld-Software intuitiv vom 3D-Modell zum fertigen Bauteil führt. Die 3D-Programmiersoftware nimmt eine automatische Bauraumprüfung durch Simulation vor und generiert direkt das fertige Maschinenprogramm. Da die Laserschneidmaschine bei Loka kein Förderband hat, ist Platz für zwei der Bearbeitungstische, sodass bis zu 2.000 mm lange und 800 mm hohe Bauteile bearbeitet werden können. Für die Bearbeitungstische hat man beim Auftragsfertiger eine Hubvorrichtung zur leichteren Einrichtung erdacht. In unter einer halben Stunde startet hier bei Bedarf ein Schweißjob, wo vorher noch Bleche geschnitten wurden. „Wenn man die Fertigung von Produkten in kleinen Losgrößen anbietet, muss man immer kalkulieren, mit welchem Aufwand man die geforderte Qualität erreichen kann“, sagt Tomas Loh. „Da spielt auch die Frage hinein, inwieweit Nachbearbeitungen nötig sind. Wir setzen die Laserschweißautomation vor allem im Edelstahlbereich ein und konnten durch die reproduzierbare hohe technische und optische Qualität der Schweißnähte zusätzliche Kunden gewinnen.“

Ein junges Unternehmen im Bereich der Medizintechnik erhielt unter anderem deshalb den Zuschlag in einem Projekt, weil Loka ihm über Beratung bei der Konstruktion und die hochwertige Verarbeitung mit Laserschweißnähten perfekte, reinraumgeeignete Gehäuse lieferte.

Die Vorteile, die der WS Weld-Anwender aus seinem einfachen Einstieg in das CNC-gesteuerte Laserschweißen zieht, liegen vor allem in der Fähigkeit des Wurzelschweißens an schwer zugänglichen Stellen und der hohen reproduzierbaren Qualität der maschinellen Schweißnähte. Auch weitere bekannte Vorteile des Laserschweißens wie die Freiheit von Verzug ermöglicht Loka zusätzliche Leistungsangebote und damit Wachstum.

Florian Sepp, einer der Gründer von WS Optics, zeigte sich beim letzten Besuch des hessischen Metallverarbeiters beeindruckt vom Einsatz der umgerüsteten Trumpf-Maschine: „Wir fügen einer 2D-Maschine mit dem Schweißkopf ‚lediglich‘ eine Z-Achse hinzu. Umso beeindruckender ist es, welch komplexe Baugruppen Loka damit zusammenfügt. Es macht Spaß zu sehen, wie hier über Vorrichtungen und Umpositionierungen die umfangreichen Möglichkeiten der Lösung ausgereizt werden.“

Wo Automatisierung der kostengünstigen Serienfertigung dient, will man das Umpositionieren eines Werkstücks in der Maschine tunlichst vermeiden – doch hier geht es um die Verarbeitungsqualität kleiner Losgrößen und Einzelaufträge. Der Aufwand, mit einem anderen Schweißverfahren und Nacharbeit die gleichen Ergebnisse zu erzielen, wäre größer oder die entsprechenden Eigenschaften wären gar nicht zu erreichen. „Im Schnitt nutzen wir die Laserschneidanlage fünf Tage im Monat zum Schweißen, meist zwei oder drei Tage am Stück“, sagt Tomas Loh. Müssen in dieser Zeit Bleche geschnitten werden, kann auf zwei Kombimaschinen ausgewichen werden. „Wir haben gelernt, wie man Werkstücke in der Konstruktion für das Laserschweißen auslegt und können durch entsprechende Vorrichtungen trotz der nur 2,5D-Freiheitsgrade sehr komplexe Baugruppen fertigen. Die mit WS Weld umgerüstete Trumpf-Maschine hat sich für uns als einfacher und zugleich lohnender Einstieg ins automatisierte Laserschweißen erwiesen. Die Lösung ist bei uns im Haus sehr beliebt.“