In der metallverarbeitenden Industrie gilt eine goldene Regel: 80 % der Produktkosten werden bereits in der Planungsphase festgelegt. Bei komplexen Schweißkonstruktionen kommt diese Regel noch stärker zum Ausdruck. Die falsche Materialwahl, zu anspruchsvolle Toleranzen oder eine unbedachte Platzierung der Schweißnähte können die Fertigungszeit verdoppeln und die Kosten drastisch erhöhen.

Bei Sico d.o.o. arbeiten wir täglich mit Konstrukteuren aus verschiedenen Branchen zusammen. Wir haben festgestellt, dass kleine Verbesserungen in den 3D-Modellen große Einsparungen in der realen Produktion bringen. In diesem Leitfaden stellen wir die wichtigsten Strategien zur Optimierung von Schweißkonstruktionen vor, die Ihrem Unternehmen Zeit und Geld sparen.

1. Den gesamten Prozess im Blick behalten (Design for Manufacturing – DFM)

Die Optimierung beginnt nicht beim Schweißgerät, sondern beim Laserschneiden und Biegen.

Verwendung von Zapfen-Schlitz-Verbindungen (Tab-and-Slot)

Eine der besten Techniken, die unser präziser Laserschnitt ermöglicht, ist das „Zapfen-Schlitz“-System. Anstatt dass ein Schweißer Stunden damit verbringt, Teile in Vorrichtungen zu messen und zu fixieren, können Sie die Teile so konstruieren, dass sie wie „Lego-Steine“ zusammengefügt werden.

• Vorteil: Automatische Positionierung, geringerer Bedarf an teuren Spannvorrichtungen und weniger menschliche Fehler.

Schweißnähte durch Biegen ersetzen

Wann immer möglich, sollten Sie das CNC-Biegen anstelle des Verschweißens von zwei Platten im Winkel verwenden. Jede Schweißnaht, die durch eine Biegung ersetzt wird, bedeutet:

• Weniger thermische Verformungen des Materials.

• Niedrigere Arbeitskosten (Biegen ist schneller als Schweißen).

• Bessere strukturelle Festigkeit und ein ästhetischeres Erscheinungsbild.

2. Richtige Wahl von Typ und Größe der Schweißnaht

Größer ist nicht immer besser. Überdimensionierte Schweißnähte sind einer der häufigsten Fehler in der Projektdokumentation.

Vermeiden Sie „Überschweißen“

Wenn für die Festigkeit der Verbindung eine Kehlnaht der Größe $a=3$ mm ausreicht, bedeutet die Planung einer Naht von $a=6$ mm nicht nur doppelt so viel Arbeit, sondern viermal mehr Zusatzwerkstoff und Wärme.

• Folge: Größerer Verzug des Materials (Distorsion) und mehr Zeit für das anschließende Richten des Produkts.

Zugänglichkeit für den Schweißer (oder Roboter)

Konstrukteure im CAD-Umfeld vergessen oft die physische Größe des Schweißbrenners. Wenn der Schweißer die Verbindung nicht im richtigen Winkel erreichen kann, wird die Naht von schlechter Qualität sein.

• Tipp: Sorgen Sie für ausreichend Platz für den Zugang und berücksichtigen Sie den Sichtwinkel des Schweißers. Wenn Sie robotergestütztes Schweißen planen, ist dieser Punkt umso kritischer, da der Roboter eine präzise definierte Bahn ohne Hindernisse benötigt.

3. Beherrschung thermischer Verformungen

Schweißen ist ein thermischer Prozess, der Spannungen in das Material einbringt. Wie lassen sich diese bereits im Entwurf minimieren?

• Symmetrie der Nähte: Planen Sie Schweißnähte symmetrisch zur neutralen Achse des Profils. Dies hilft, dass sich die Spannungen gegenseitig aufheben.

• Unterbrochene Schweißnähte: Wenn eine vollständige Dichtheit der Verbindung nicht erforderlich ist, verwenden Sie unterbrochene Nähte. Diese reduzieren den Wärmeeintrag und sind für die konstruktive Festigkeit völlig ausreichend.

• Reihenfolge der Montage: Planen Sie das Produkt als Baugruppe aus mehreren kleineren Untergruppen. Verformungen lassen sich an einem kleinen Teil leichter beherrschen als an einem kompletten 5-Meter-Gestell.

4. Kantenvorbereitung und Toleranzen

Die Qualität der Schweißnaht hängt direkt von der Vorbereitung der Verbindung ab.

V-Vorbereitung und Schweißwurzel

Bei dickeren Materialien (über 5–6 mm) ist eine maschinelle Kantenvorbereitung (Anfasen) zwingend erforderlich. Bei Sico d.o.o. führen wir dies mit CNC-Technologie aus, was eine gleichmäßige Durchschweißung über die gesamte Länge gewährleistet.

• Toleranzen: Zu große Spalte zwischen den Teilen aufgrund schlechten Zuschnitts führen zu „Durchbrennern“ und Löchern. Unser Laserschnitt mit hoher Präzision garantiert minimale Spaltmaße, was ideal für das Roboterschweißen ist.

5. Ästhetik und Oberflächenbearbeitung

In Branchen wie der Pharmaindustrie ist das Erscheinungsbild der Schweißnaht entscheidend.

• Position der Nähte: Platzieren Sie Schweißnähte nach Möglichkeit an Stellen, die am fertigen Produkt nicht sichtbar sind.

• Schleifen und Polieren: Wenn eine Schweißnaht präzise geschliffen werden muss, sorgen Sie für ausreichend Platz für das Schleifwerkzeug. Die Planung von Schweißnähten in engen Ecken, die poliert werden müssen, erhöht den Endpreis aufgrund der manuellen Arbeit drastisch.

Zusammenarbeit mit Sico d.o.o. bereits in der Ideenphase

Die besten Ergebnisse entstehen, wenn sich die Ingenieure des Kunden und unsere Technologen bereits in der Prototypenphase vernetzen. Bei Sico d.o.o. schweißen wir nicht nur – wir verstehen Metallurgie und Produktionsprozesse. Mit unserem modernen Maschinenpark für Laserschneiden, Biegen und Schweißen (WIG, MIG, MAG sowie Roboterschweißen) verwandeln wir Ihre Vision in ein optimiertes Endprodukt.

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