Unsere Neuentwicklung „Fügezentrum“

in Zusammenarbeit mit der UNI Kassel Fachbereich 15 – Institut für Werkstofftechnik – Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim hat unser engagiertes Team und mit Hilfe unserer langjährigen Zulieferern diese Besonderheit geschaffen.

Warum Fügezentrum?

Wir bieten unseren Kunden die Möglichkeit Kleinserien mit häufigen Produktwechseln, mit dieser „Zentralmaschine“ für Schweiß/Fügeprozesse, in höchster Flexibilität durchzuführen.
Es können mehrere Operationen nacheinander, an einem Produkt oder auch an verschiedenen Produkten, parallel oder nacheinander gefügt werden. Dabei ist die Bearbeitung verschiedener Fügeprozesse, die am Produkt mit verschiedenen Prozessen notwendig sind, auf diesem Zentrum durchführbar!

Die Aufgaben bestimmen den Grad der Möglichkeiten:

  • Multiwerkzeug + Ausrüstung -  stationär oder mit Wechselsystem.
  • Fügemodul(e) stationär oder mit Modulwechsel, je nach notwendiger Prozessanforderung.
  • Teilehandling der Füge-Kleinteile aus Magazin oder Zuführung der Systemteile mit Ladern oder Automationen von Spezialzulieferern.

Die Anlage ist für Großserien geeignet, um Nebenzeiten, wie das Be- und Entladen, auf Null zu reduzieren.
Es ist eine wechselseitige Bestückung von mehreren Unterwerkzeugen auf dem Maschinentisch oder
Mehrstationenschweißungen gleichzeitig oder nacheinander, bei kürzesten Umstellzeiten zwischen den Stationen möglich. Das Fügezentrum bietet trotz Flexibilität für Produktumstellungen, höchste Produktivität.
Ausführung in bewährter Werkzeugmaschinen-Qualität.
Das ist die Grundlage für viele Produkt-Lebenszyklen in der Produktion!


Vortrag beim 6. LOEWE-Fachforums „Sondermaschinen und Werkzeuge – Herstellen, Fügen und Trennen“

Nach erfolgreichen Abschluss des Förderprojektes hat die Hessenagentur, den Entwicklungsleiter Hr. Willi Fischer für einen Vortrag beim 6. LOEWE-Fachforums „Sondermaschinen und Werkzeuge – Herstellen, Fügen und Trennen“ eingeladen.
Unter dem Titel: "Universales Fügezentrum für Technische Kunststoffteile, bis Losgröße 1" wurde die Öffentlichkeit über die Entwicklungsergebnisse mit flexiblen Möglichkeiten und Kosteneinsparungen informiert.

Das besondere ist, dass "Technischen Kunststoffteile" mit mehreren Schweißaufgaben an einem Teil umgestetzt werden können, mit nur einer Teile-Werkzeug-Aufspannung.

Wie in einem Bearbeitungszentrum wird das größere Teil in die Schweisslage positioniert und dann wird im automatischen Zyklus ein Schweissteil mit dem vorbestimmten Prozess, für dieses Teil, gefügt.
Die Folgezyklen sind programmiert und werden von der Produktaufgabe bestimmt.

Die Teilezufuhr und der Prozesswechsel erfolgen optional automatisiert.
Ein Magazin für verschiedene Reibfügeprozesse und ergänzend mit IR- Konditionierung zur Partikeleingrenzung sind vorgesehen.
Ergänzende Prozesse der Fügetechnik und auch der Bearbeitung sind im Konzept möglich.
Auch wurde an den Werkzeugwechsel gedacht der mittels Nullpunktspannsysteme auf dem Maschinentisch und an den Schweissmodulen optional ermöglicht wird.
Das Handling der Werkzeuge kann von Robotern oder bekannten WT- Systemen erfolgen.

HA-Projekt-Nr.: 460/15-02
Projekttitel: „FlexFueg – Entwicklung eines flexiblen Kunststoff-Fügezentrums mit der Möglichkeit von Mehrfachfüge- und Prozesswechselvorgängen“
Förderzeitraum: 1.1.2015 – 31.12.2016
Antragsteller:    Fischer Kunststoff-Schweißtechnik GmbH, Berkatal
Projektpartner: Universität Kassel (Institut für Werkstofftechnik – Kunststofftechnik)

Ergebnis: Entwickelt wurde ein flexibles Kunststoff-Fügezentrum zur modularen Integration mehrerer Schweißverfahren innerhalb eines Fertigungsablaufs. Durch den Verfahrenswechsel innerhalb einer Maschine und das Mehrfachfügen sind Skalierbarkeit (z.B. verschieden Bauteilgrößen), Flexibilität (mehrere Verfahrenstechniken, auch innerhalb eines Ablaufs) und Modularität (austauschbare Schweißmodule und -werkzeuge) gegeben. Mit unterschiedlichen Schweißmodulen können verschiedene Verfahrensvarianten (z.B. Rotations-, Vibrationsreibschweißen sowie Infrarotschweißen) in einer Maschine realisiert werden. Es wurden die Grundlagen für zwei Patente der praktischen Anwendung überführt und Arbeitsplätze am Standort Hessen geschaffen.



Studenten in der Forschung. Hessischer Spezialmaschinenbauer und Fachhochschule arbeiten zusammen

Student Yang Rouchen an Versuchsmaschine

Seit Anfang 2017 arbeiten die DIPLOMA Hochschule und das Maschinenbauunternehmen Fischer Kunststoff-Schweißtechnik GmbH in Berkatal eng zusammen. Jetzt gibt es erste Ergebnisse. 

Seit Anfang 2017 arbeiten die DIPLOMA Hochschule und das Maschinenbauunternehmen Fischer Kunststoff-Schweißtechnik GmbH in Berkatal eng zusammen. Jetzt wurden die ersten Bachelor- Arbeiten in Mechatronik, die in Kooperation entstanden, erfolgreich mit einem klaren Mehrwert für alle Seiten abgeschlossen. Die Studierenden arbeiteten im Bereich des Reibschweiß-Fügeverfahrens an der Entwicklung einer Maschine, welche mehrere Produktionsprozesse zukünftig in einem Schritt bündeln soll.

Was verbirgt sich dahinter?

Das Reibschweiß-Fügeverfahren wird vielfältig eingesetzt, bspw. zum deckungsgleichen Verbinden zweier Halbschalen, die einen Autofunkschlüssel bilden. Vereinfacht gesagt, funktioniert das Verfahren wie ein Schwingschleifer auf einer Fläche. Gleiche Materialien werden durch äußerst schnelle Schwingungen so stark erhitzt, dass sich diese ohne weitere Verbindungsmittel blitzschnell fest zusammenschweißen. Die Verbindungen sind äußerst stabil und langlebig. Schweißbar sind Kunststoffe, Metalle und Holz. „Mit Kunststoffen und Metallen arbeiten wir schon lange. Für das Holz-Reibschweißen haben wir bereits ein kombiniertes Linear- Zirkularschweißsystem entwickelt. Nun gilt es das Verfahren so zu gestalten, dass wir größere Holzflächen damit verbinden können, “ führt der Firmengründer und Geschäftsführer Willi Fischer aus. 

Die Grundlage für das Unternehmen wurde im Jahr 1995 mit einem patentierten Verfahren, nämlich dem Zirkularschweißen, gelegt.  Im Lauf der Jahre hat sich die Fischer Kunststoff-Schweißtechnik GmbH zu einem Unternehmen entwickelt,  welches Spezialmaschinen für verschiedene Reibschweißverfahren herstellt, montiert und weltweit vertreibt. 

Die Lieferanten der Automobilunternehmen produzieren mit den Spezialmaschinen des Unternehmens jährlich Millionen von verschweißten Autofunkschlüsseln für die Marken Mercedes, BMW, Ford, Porsche und andere. Schnelligkeit und Präzision sind dabei gefragt. Hohe Schwingungsfrequenzen, schnelle Produktionsgeschwindigkeiten sowie genauste Präzision stellen besondere Anforderungen an die Maschinen. 

Studierende wirken in der Forschung und Entwicklung mit

„Wir wollen unsere Maschinen weiterentwickeln, damit unsere Kunden bspw. Werkstücke mit mehreren Schweißaufgaben in einem Prozess an einer Maschine durchführen können. Und dies auch in kleinen Serien. Unsere Kunden sparen so Zeit und Geld. Sie erhalten individualisierte Lösungen in kurzer Zeit. Eine zentrale Frage ist dabei für uns: Wie können wir die notwendige Steifigkeit bei mehreren, gleichzeitig ablaufenden Prozessen erhalten und die Eigenfrequenz der Maschine optimieren?“, fragt Michael Fischer, Juniorchef und Prokurist der Fischer Kunststoff-Schweißtechnik GmbH.  Um einen individuell gefertigten Prototyp in die Serienproduktion zu überführen, müssen maschinelle Schwachstellen wie Störschwingungen bestimmt und vermessen sowie konstruktiv abgestellt werden.

Hier kommen die Studierenden der DIPLOMA Hochschule ins Spiel. Grundlage für die studentischen Arbeiten war der Prototyp „Entwicklungsmaschine Fügezentrum“, eine geförderte Versuchsmaschine der Hessen Agentur (HA). Die beiden Studenten Chenyun Shi und Yang Rouchen führten verschiedene Messreihen durch, bspw. zu Fügekräften, Frequenzen und Amplituden während die Maschine parallel verschiedene Plastikteile durch Reibung verband. „Unsere Studierenden setzen bekannte und normierte Messverfahren ein und variieren zusammen mit den Experten verschiedene Bauteile und Abläufe. Die Ansprüche und Entwicklungsaufgaben liegen bei einem Spezialmaschinenbauer der schwingungserzeugende Maschinen herstellt deutlich höher als bei anderen Entwicklern. Ich freue mich sehr, wie elegant die beiden Studierenden die Herausforderungen gemeistert  haben“, so Prof. Dr. Michael Namokel. Er ist Studiendekan Technik an der DIPLOMA Hochschule und betreute die beiden chinesischen Studenten. 

Mehrwert für alle Seiten

Die Kooperation ist für alle Seiten sinnvoll. Die Experten der Fischer Kunststoff-Schweißtechnik GmbH erhalten Grundlagendaten für die Weiterentwicklung ihrer Maschinen und verbessern ihre Lieferanten-Position bei internationalen Großkonzernen. Die Region profitiert mittels der Zulieferaktivitäten, durch die weitere rund 100 Personen in anderen Unternehmen beschäftigt  werden. Die Studierenden der DIPLOMA Hochschule wiederum sind in konkrete Forschungs- und Entwicklungsaufgaben in einem Unternehmen eingebunden und sammeln wertvolle Berufspraxis. Und die DIPLOMA Hochschule kann im Zuge ihrer Industriekooperationen den Studierenden eine attraktive Verzahnung von Theorie und Praxis bei einem engagierten Unternehmen aus der Region anbieten.

Produkt. Autoschlüssel als Beispiel für Reibschweißen der Fischer Kunststoff-Schweißtechnik GmbH
DIPLOMA Hochschule - Fischer Kunststoff-Schweißtechnik GmbH
Patent, Fischer Kunststoff-Schweißtechnik GmbH
Studenten DIPLOMA Hochschule - Mitarbeiter Fischer Kunststoff-Schweißtechnik GmbH
Herr Michael Fischer Fischer Kunststoff-Schweißtechnik GmbH (links) Prof. Dr. Michael Namokel, DIPLOMA Hochschule (rechts)


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