Moderne Schweißstromquellen: Vergleich: Stromquellen früher/heute Aufbau der Gerätetechnik Ausblick in die Zukunft

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1 Moderne Schweißstromquellen: Vergleich: Stromquellen früher/heute Aufbau der Gerätetechnik Ausblick in die Zukunft

2 Historische Entwicklung 1802 entdeckt der Russe W. W. Petrow den Lichtbogen (Anwendung: Lichtwerfer, Bogenlampe) konstruierte der Russe N. N. Benardos unter Verwendung eines Akkumulators mit porösen Wellplatten, eine Lichtbogenstromquelle, die hohen Kurzschlussströmen standhielt Vorführung des Kohlelichtbogen-Pluspolschweiß-verfahrens in Paris durch Benardos (Lichtbogen und Metall wurden zum ersten Mal in einem technologischen Prozess zur Herstellung einer fester Schweißverbindung benutzt). Ende 1887 funktionierten in Rußland, Westeuropa und USA über 100 Schweißstellen erhielt der Russe N. G. Slawianow ein Patent zum Schweißen mit abschmelzenden Metallelektroden.

3 Historische Entwicklung Das Lichtbogenhandschweißen wurde später ergänzt durch das Wolfram Inertgas-Schweißen. Der Lichtbogen brennt zwischen dem Werkstück und einer Wolframelektrode unter einer Schutzgasglocke, der Zusatzwerkstoff wird dabei von Hand zugeführt. MIG/MAG Schweißen wurde erst in den sechziger Jahren des Neunzehnten - Jahrhunderts marktreif entwickelt. Es gibt weitere Schweißverfahren, wie z.b. Plasmaschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Laserschweißen und weitere... Mit der stetigen Entwicklung neuer Stahlsorten, dem Einsatz weiterer Metalle, sowie den ständig wachsenden Anforderungen an Konstruktionen und geschweißten Bauteilen wächst der Bedarf an immer besseren Stromquellen für die verschiedenen Anwendungen in der Schweißtechnik.

4 Aufbau Gerätetechnik Trafo mit Regelung über Kernverstellung Blockschaltbild eines Inverters Trafo mit Gleichrichter

5 Stromquellen früher: Groß, schwer, unhandlich. Design war weniger wichtig. Vergleich: früher / heute Transformator und Drossel bestimmen die Schweißeigenschaft und Stromquellencharakteristik der Maschine. Nur wenige Materialien können optimal verschweißt werden. Änderungen bedeuten meist neuer Transformator oder Drossel. Mäßiger Wirkungsgrad. Extremes Negativ - Beispiel: Mehrstellengleichrichter auf Werften. Moderne Stromquellen (Inverter): Klein, leicht, sehr mobil. Ergonomisch optimiertes Design. Verbesserte Sicherheits- und Schutzvorschriften. Inverter verhält sich neutral. Steuerlogik bestimmt die Schweißeigenschaft (MIG, WIG, Plasma, Elektrode) und Stromquellencharakteristik. Viele Materialien können optimal verschweißt werden. Neue Materialien können verschweißt werden. Forschung mit neuen Materialien kann beschleunigt werden, da Steuerungsparameter einfacher geändert werden können. Höherer Wirkungsgrad. Geringerer Energieverbrauch. Geringere Energie - und -Anschlußkosten. Geübte Schweißer fast immer erforderlich. Auch weniger geübte Schweißer erreichen akzeptable Ergebnisse da Handhabungsfehler teilweise automatisch korrigiert werden. Weniger Nacharbeit, weniger Produktionsausschuß. Senkung der Lohnkosten Optimale Anpassung an die Schweißaufgabe durch viel Zubehör. Für jedes Verfahren eine eigene Maschine. Multifunktional. Viele Schweißverfahren - eine Maschine. Fehler - Eigendiagnose, künftig: Ferndiagnose. Vorbereitet für Datendokumentation.

6 Moderne Stromquellen Welche Anforderungen werden an Schweißstromquellen gestellt? Größe und Gewicht, so klein als möglich so leicht als möglich Schweißeigenschaften, passend für jede n Werkstoff, jeden Draht/Elektrode Niedriger Stromverbrauch, hoher Wirkungsgrad ( Kosinus phi ) Bedienbarkeit, einfach und übersichtlich Reparatur- und Wartungsfreundlichkeit Montagetauglich, ( Frost, Hitze, Stöße, Feuchtigkeit) Genaue Einstellbarkeit, reproduzierbar für ISO etc.

7 Moderne Stromquellen Inverter mit digitaler Steuerung, Serie seit 2001

8 Moderne Stromquellen Gerüstet für zukünftige Aufgaben Digitale Regelung / Schnittstellen und Speicher Stromquelle Auf den Speicherbausteinen eines digitalen Schweißgerätes lassen sich Lichtbogeneigenschaften ändern und für vielfältige Aufgaben abspeichern.

9 Moderne Stromquellen Gerüstet für zukünftige Aufgaben Eingabegerät, z.b. Laptop oder PDA Digitale Regelung / Schnittstellen und Speicher Eingabe on Board, Expert Modus über Code gesichert Stromquelle Schweißparameter können beliebig geändert und erneut abgespeichert, bzw. ausgelesen werden. Schon heute ist es möglich, genau definierte Schweißaufgaben ( Jobs ) in einer Schweißanweisung festzulegen und die Schweißgeräte bis auf diesen Job zu sperren.

10 Moderne Stromquellen Gerüstet für zukünftige Aufgaben Erstellen von Schweißaufgaben mit Anwendungsspezifischen Kenndaten über einfach zu bedienende Programme.

11 Moderne Stromquellen Gerüstet für zukünftige Aufgaben Überwachen von Schweißparametern für die Dokumentation im Rahmen der Zertifizierung, abspeichern oder ausdrucken

12 Moderne Stromquellen Bedienfronten: Steuerungen nach Bedarf! z.b. : EWM WIG / E_Hand Schweißgeräte Classic Komfort Synergic Alle wichtigen Schweißparameter im direkten Zugriff Alle wichtigen Schweißparameter im direkten Zugriff Zusätzlich Programmbetrieb Einknopfbedienung 256 Schweißaufgaben (JOBs) Durch Schnittstellen für automatisierte Anwendungen erweiterbar

13 Moderne Stromquellen Ausstattung der Stromquelle Kompakter Inverter mit optimiertem Lüftungskanal. Die Platinen werden wartungsfreundlich aber staubgeschützt entlang der Längsseiten aufgebaut. Die Steuerung befindet sich, geschützt durch leicht nach innen versetzte Annordnung auf der Frontseite. Die Geräte verfügen über serienmäßige und optionale Schnittstellen, je nach Bedarf. Software Updates sind über Laptop jederzeit möglich. Der Anschluss an Vorrichtungen, ob analog oder digital ist über die Schnittstellen kein Problem. Schweißdatenüberwachung über Software PCM 300 möglich.

14 Moderne Stromquellen Systemübersicht Handanwendung PC-Interface PC-INT X10 Schweißdaten- Dokumentation Q-DOC 9000 Schweißparameter- Software PHOENIX PCT 300 Schweißbrenner Fernsteller Standardbrenner Stromquellen TETRIX 400/500 DC; 270/350/500 AC/DC RT 1 RTF 1 Up/Down-Brenner Kühlmodule COOL 70 U40 COOL 70 U41 RT AC 1 RTP 1/2 Poti-Brenner Vorschalttrafo MULTIVOLT

15 Moderne Stromquellen Systemübersicht Automatisierung / Roboter PC-Interface PC-INT X10 Schweißdaten- Dokumentation Q-DOC 9000 Schweißparameter- Software PHOENIX PCM 300 Industriebus-interface BUS-INT X10 (CAN-open, CANdevicenet, Profibus, Interbus Roboterinterface RINT X11 Stromquellen TETRIX Kaltdrahtvorschub DRIVE 4 ROB Kühlmodule COOL 70 U40 COOL 70 U41 Fremd- Drahtvorschübe Vorschalttrafo MULTIVOLT Drahtvorschubinterface DV-INT X11

16 600,0 500,0 Ausblick in die Zukunft 530 Arbeitsplätze in der Fügetechnik Stand 2003 Quelle DVS e.v. 649,3 in ,0 300,0 200,0 100,0 0,0 16,6 10,7 11 Effekt I Effekt II Effekt III Effekt IV Effekt V Gesamteffekt Anwendungen Produktion Zusatzgüter und Dienstleistungen Vorleistungen aus Herstellung 81 Vorleistungen aus Anwendung

17 Ausblick in die Zukunft Wertschöpfung in der Fügetechnik Stand 2003 Quelle DVS e.v. Die Wertschöpfung von 27,6 Mrd. = wird zu 77 % durch die Anwendungen der Fügetechnik erbracht (21,2 Mrd. und Arbeitsplätze) = wird zu 6 % durch die Herstellung von Produkten derfügetechnik erbracht (1,53 Mrd. und Arbeitsplätze) = wird zu 17 % durch die Vorleistungen erbracht, die zur Herstellung von Produkten und zur Anwendung der Fügetechnik notwendig sind (4,91 Mrd. und Arbeitsplätze)

18 Ausblick in die Zukunft Produktivität in der Fügetechnik Stand 2003 Quelle DVS e.v. Zeitraum Produktivitätssteigerung Schaffung von Arbeitsplätzen Angaben in Mrd. 16,3 19,3 27, Wertschöpfung Schweißtechnik Arbeitsplätze Schweißtechnik +18,5 % + 6,3 %

19 Ausblick in die Zukunft Stand 2003 Quelle DVS e.v. Die Automatisierung in der Fügetechnik nimmt zu Weltweiter Einsatz von Robotern: Japan Nord America EU Einheiten Einheiten Einheiten Einheiten => Deutschland Einheiten => Italien Einheiten => Frankreich Einheiten => Spanien Einheiten => Großbritannien Einheiten

20 Laserstrahlschweißen 20% Ausblick in die Zukunft Elektronenstrahlschweißen 8% Stand 2004 Quelle DVS e.v. Forschungsfelder im DVS Forschungsverbund Hybridschweißverfahren 11% andere Schweißverfahren 9% Widerstandsschweißen 14% Schutzgasschweißen 38%

21 Ausblick in die Zukunft Stand 2004 Quelle DVS e.v. Modellierung / Simulation 10% Geräte 4% Forschungsfelder Lichtbogenschweißen Grundlagen 10% Arbeitsschutz 5% Werkstoffe 31% Parameteranpassung, neue Werkstoffe, neue Konstruktionen Verfahren 40% energiearmes Schweißen, Lichtbogenlöten, Hybridverfahren, Automatisierung / Sensorik

22 Ausblick in die Zukunft Die bisher eingesetzten Verfahren werden weiter verbessert und / oder mit anderen Verfahren der Fügetechnik verknüpft ( z. B. MIG/MAG-und Laserschweißen ) Es wird einen Wettbewerb der Verfahren geben ( z. B. schweißen oder kleben ) Die Bedienbarkeit und die Überwachung der Schweißgeräte wird weiter optimiert Das manuelle Schweißen wird immer weiter durch mechanisierte Vorgänge ersetzt Weiterbildung des Schweißers für Dokumentations- und Überwachungsaufgaben wird notwendig werden

23 Verfahrensvarianten

24 Verfahrensvarianten

25 Verfahrensvarianten

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ihr Team von Reiz Schweißtechnik