Der SchweisserCampus von Air Liquide in Krefeld versteht sich als Praxiszentrum für moderne Schweiß- und Schneidtechnik. Auf rund 600 m² treffen Anwendungstechnik, DVS-zertifiziertes Training und Entwicklungsarbeit aufeinander. Im Mittelpunkt stehen reale Kundenanwendungen, das Fügen neuer Werkstoffe sowie die Frage, wie sich Produktivität, Qualität und Gesundheitsschutz in der Fertigung gemeinsam umsetzen lassen.
Es ist ruhig im SchweisserCampus von Air Liquide in Krefeld. Fast ungewohnt ruhig für einen Ort, an dem normalerweise geschweißt, geschnitten, geprüft und geforscht wird. Einige Bereiche werden derzeit umgebaut, Maschinen versetzt und neue Anlagen vorbereitet. In den Kabinen stehen Werkstücke auf den Tischen, an manchen Stellen liegen Schliffproben oder Versuchsteile bereit. Der Campus wirkt dadurch weniger wie ein fertig inszenierter Showroom, sondern eher wie eine Werkstatt im laufenden Betrieb – ein Ort, an dem Prozesse nicht präsentiert, sondern entwickelt werden.
Genau darin liegt der eigentliche Charakter des SchweisserCampus. Air Liquide bündelt hier Anwendungstechnik, Schulungen sowie Forschung & Entwicklung rund um das thermische Schneiden, Schweißen und Beschichten. Die drei Bereiche greifen bewusst ineinander. Einerseits dient der Standort als technische Plattform für reale Kundenprojekte, andererseits als DVS-zertifizierte Kursstätte und gleichzeitig als Entwicklungsumgebung für neue Anwendungen, Werkstoffe und Prozesse.
Bereits im Eingangsbereich (Bild 1) wird dieser Ansatz sichtbar. Direkt neben einer Glasvitrine mit unterschiedlichsten Kundenbauteilen steht ein Schweißsimulator. Mit VR-Headset und Brenner lassen sich virtuelle Schweißnähte ziehen, Bewegungsabläufe trainieren und Fehler unmittelbar analysieren. Hier können Kunden und Mitarbeiter ohne schweißtechnische Erfahrung schweißen, erste Schritte beim Schweißen erleben und Erfahrungen sammeln. Wenige Schritte weiter beginnt dagegen bereits die reale Praxis. Hinter den Kabinenwänden stehen Schweißanlagen, Versuchsbauten und Prüfproben. Moderne Trainingsmethoden und klassische Fertigung liegen hier nur wenige Meter auseinander.
„Viele Kunden kommen mit ganz konkreten Fragestellungen zu uns“, erklärt Cerkez Kaya, ALTEC NCE Domain Leader Welding & Cutting bei Air Liquide, während des Rundgangs (Bild 2). Häufig gehe es um Prozessstabilität, Qualitätssicherung oder Produktivität, manchmal aber auch um scheinbar kleine Probleme, die in der Serie erhebliche Auswirkungen haben können. Rissbildung, Porosität, Nacharbeit oder übermäßige Rauchentwicklung seien oftmals nicht auf einen einzelnen Faktor zurückzuführen, sondern entstünden aus dem Zusammenspiel von Werkstoff, Zusatzwerkstoff, Prozessparametern und Schutzgas.
Gerade dieser ganzheitliche Blick zieht sich wie ein roter Faden durch den gesamten Campus. Der Schwerpunkt liegt dabei weniger auf einzelnen Produkten als vielmehr auf der Frage, wie sich Prozesse unter realen Bedingungen verbessern lassen.
Die ausgestellten Bauteile im Eingangsbereich stammen nicht aus Musterkoffern oder Vorführprogrammen. Fast jedes Teil erzählt von einem konkreten Kundenprojekt. Da liegt ein lasergeschweißtes Automobilbauteil neben additiv gefertigten Proben, Aluminiumkomponenten oder Schweißmustern aus Duplex- und Nickelbasiswerkstoffen. Viele dieser Teile wurden im SchweisserCampus untersucht, optimiert oder erstmals unter neuen Bedingungen geschweißt. „Jedes Bauteil hier steht für ein reales Projekt“, sagt Kaya. „Das sind Anwendungen, die tatsächlich in Serie gefertigt werden.“
Gerade bei laufenden Fertigungsprozessen gehe es häufig darum, bestehende Verfahren weiterzuentwickeln, ohne komplette Produktionslinien neu aufzubauen. In vielen Betrieben seien Maschinen, Werkstoffe und Zusatzwerkstoffe bereits festgelegt. Der Spielraum liege dann oftmals in den Details des Prozesses – beispielsweise in der Anpassung von Schutzgasen und der Modifizierung von Parametern. „Hier setzt auch unser Programm Value4Welding an. Ziel ist die Optimierung der Fertigung und Schweißprozesse durch den Einsatz von angepassten Schweißschutzgasen. Durch die Einführung flankierender Maßnahmen zur Sicherstellung der Wirkungsweise der Gase wird in der Summe eine Kostenreduzierung und/oder Qualitätsverbesserung erreicht.“, ergänzt Kaya.
Dabei wird schnell deutlich, dass Schutzgase im SchweisserCampus nicht als bloßer Hilfsstoff betrachtet werden. Vielmehr sieht das Team sie als aktiven Bestandteil des Prozesses. Änderungen an der Gaszusammensetzung können Auswirkungen auf Einbrand, Tropfenablösung, Wärmeführung oder Metallurgie haben und damit unmittelbar auf Qualität und Wirtschaftlichkeit wirken. Besonders interessant wird das dort, wo klassische Standardlösungen an Grenzen stoßen. Genau das zeigt Kaya immer wieder anhand realer Anwendungen. Ein Beispiel sind Aluminiumbauteile mit größeren Materialstärken. Lange galt Helium hier in vielen Anwendungen nahezu als gesetzt. Im SchweisserCampus untersucht man dagegen Alternativen, um Heliumanteile zu reduzieren oder Prozesse vollständig heliumfrei aufzubauen.
Das Ziel dahinter ist nicht allein die Kostenreduzierung. Helium gilt als begrenzt verfügbar und ist in vielen Industriebereichen ein kritischer Rohstoff. Entsprechend groß ist das Interesse an alternativen Prozesslösungen.
An mehreren Aluminiumproben demonstriert Kaya, wie sich Schweißparameter und Schutzgas gemeinsam beeinflussen lassen (Bild 3). Während einige Anwendungen mehrlagig geschweißt werden müssen, gelingt es bei anderen Versuchen, identische Materialstärken in einem einzigen Arbeitsgang zu verschweißen. Gleichzeitig sollen Porosität, Bindefehler und Nacharbeit reduziert werden.
Dass solche Entwicklungen nicht nur theoretischer Natur sind, zeigt sich in den Schweißkabinen des Campus. Überall liegen Werkstücke aus aktuellen Versuchsreihen. Manche sind angeschnitten oder geschliffen, andere bereits geprüft und dokumentiert. Teilweise schicken Kunden komplette Bauteile nach Krefeld, um dort neue Parameter oder alternative Schutzgase unter kontrollierten Bedingungen zu testen.
„Viele Kunden haben im laufenden Betrieb gar nicht die Möglichkeit, umfangreiche Versuche direkt in der Fertigung zu machen“, erklärt Kaya. Deshalb würden Prozesse zunächst im SchweisserCampus aufgebaut und analysiert, bevor sie später beim Kunden implementiert werden.
Besonders deutlich wird der technische Anspruch des Campus beim Thema Werkstoffe. Kaya betont während des Gesprächs immer wieder, dass moderne Schweißprozesse ohne ein tiefes Verständnis der Werkstoffe kaum noch sinnvoll betrachtet werden können.
„Der Werkstoff wird immer für einen bestimmten Einsatzzweck ausgewählt. Daher ist das Bauteil bzw. der Werkstoff immer maßgebend, wie man schweißt, womit man schweißt und mit welchem Schutzgas man schweißt“, so Kaya. Was zunächst selbstverständlich klingt, gewinnt in der Praxis zunehmend an Bedeutung. Moderne Werkstoffe sind heute häufig hochfest, korrosionsbeständig oder temperaturbelastbar ausgelegt. Gleichzeitig reagieren sie empfindlicher auf Wärmeeinbringung und Prozessführung. Schon geringe Veränderungen können die späteren Eigenschaften der Schweißverbindung beeinflussen.
Im SchweisserCampus setzt man sich deshalb intensiv mit der Wechselwirkung zwischen Werkstoff, Prozess und Gaszusammensetzung auseinander. Dabei geht es nicht nur um klassische Baustähle, sondern ebenso um Duplex-Werkstoffe, Chrom-Nickel-Stähle, Nickelbasiswerkstoffe, Aluminiumlegierungen oder additiv gefertigte Strukturen.
„Unlegiert ist nicht unlegiert“, beschreibt Kaya die Situation. Hinter scheinbar ähnlichen Werkstoffen verbergen sich oftmals völlig unterschiedliche Anforderungen an Wärmeeinbringung, Abkühlverhalten oder Zusatzwerkstoffe. Im angeschlossenen Werkstofflabor werden die Ergebnisse anschließend untersucht. Schliffbilder, Härteprüfungen und metallurgische Analysen gehören zum Alltag. Viele Entwicklungen drehen sich dabei um die Frage der Wechselwirkung zwischen Grundwerkstoff, Zusatzwerkstoff und Schutzgaszusammensetzung beim Schweißen, um Potentiale zur Prozessstabilität sowie Produktivitätssteigerung zu erschließen und die Beeinträchtigung der Werkstoffeigenschaften möglichst geringzuhalten.
Gerade beim Schweißen hochfester oder korrosionsbeständiger Werkstoffe könne die Wärmeführung entscheidend sein. Schweißprozesse verändern lokal immer auch die Eigenschaften des Materials. Ziel sei deshalb nicht, diese Veränderungen vollständig zu vermeiden – das sei technisch kaum möglich –, sondern sie möglichst kontrolliert zu beeinflussen.
Dabei spielen Schutzgase eine deutlich größere Rolle, als viele Anwender zunächst vermuten würden. Im SchweisserCampus beschäftigt man sich beispielsweise mit der Frage, wie sich Legierungselemente während des Schweißens verhalten. Bestimmte Aktivgasanteile können Einfluss auf den Abbrand einzelner Elemente haben und wirken sich damit wiederum auf Festigkeit, Korrosionsverhalten oder späteren Nachbearbeitungsaufwand aus.
Besonders sichtbar wird das bei additiven Fertigungsprozessen. In einer Ecke des Campus stehen größere additive Musterbauteile aus Duplex-Stählen oder Aluminiumbronzen. Einige wurden mithilfe von Cobot-Systemen aufgebaut (Bilder 4 und 5). Die Unterschiede zwischen verschiedenen Gaszusammensetzungen lassen sich hier teilweise bereits optisch erkennen. Während manche Oberflächen stark unregelmäßig erscheinen, wirken andere deutlich homogener und sauberer.
Für Kaya zeigt sich daran, dass moderne Schweißtechnik heute nicht mehr isoliert betrachtet werden kann. Werkstoff, Energiequelle, Zusatzwerkstoff und Schutzgas müssten gemeinsam gedacht werden.
Diese Entwicklung wird auch beim Thema Laserstrahlschweißen sichtbar. In einer abgeschlossenen Kabine arbeitet der SchweisserCampus mit unterschiedlichen Hand-Laserstrahlanlagen und untersucht deren Verhalten unter realen Bedingungen (Bild 6).
Dabei geht es nicht nur um die eigentliche Schweißaufgabe, sondern ebenso um Themen wie Schutzgasführung, Prozessstabilität und Arbeitssicherheit. Gerade das manuelle Laserstrahlschweißen bewertet Kaya differenziert. Die Technologie eröffne zweifellos neue Möglichkeiten, gleichzeitig beobachte man aber auch eine gewisse Unterschätzung der damit verbundenen Risiken. „Was man nicht sieht, nimmt man nicht als Gefahr wahr“, sagt Kaya mit Blick auf Laserstrahlung und Reflexionen.
Im SchweisserCampus wurde die Laserzelle deshalb konsequent abgeschirmt. Reflektierende Flächen sind vermieden, die Kabine verfügt über Absaugung, Sicherheitskontakte und definierte Zugangsbereiche. Mehr als eine Person soll sich während des Betriebs nicht in der Zelle aufhalten. Gerade auf Messen oder in sozialen Medien sehe man dagegen immer wieder Anwendungen, bei denen Laserstrahlprozesse nahezu beiläufig dargestellt würden. Aus Sicht des Campus sei das problematisch. Moderne Prozesse müssten nicht nur wirtschaftlich und produktiv sein, sondern ebenso sicher betrieben werden können.
Gleichzeitig zeigt gerade das Laserstrahlschweißen, wie stark sich die Schweißtechnik derzeit verändert. Während früher häufig einzelne Maschinen oder Verfahren im Mittelpunkt standen, rückt heute zunehmend das Zusammenspiel aller Prozessbeteiligten in den Fokus.
Besonders deutlich wird dieser Ansatz beim Thema Schweißrauch. Air Liquide beschäftigt sich im SchweisserCampus nicht nur mit der Produktivität und Qualität beim Schweißen, sondern vor allem mit der Frage, wie sich Emissionen bereits während des Prozesses reduzieren lassen. „Schweißrauche sind allgemein gesundheitsgefährdend“, sagt Kaya. Deshalb müsse man die Entstehung möglichst direkt an der Quelle betrachten.
Im Mittelpunkt stehen dabei die Wechselwirkungen zwischen Zusatzwerkstoff, Schweißprozess und Schutzgas. Gemeinsam mit Maschinen- und Drahtherstellern untersucht Air Liquide, wie sich die Rauchentwicklung durch aufeinander abgestimmte, angepasste Prozesse reduzieren lässt.
Ein wesentlicher Ansatz besteht darin, den Aktivgasanteil in Schutzgasen auf das für die Anwendung notwendige Minimum zu reduzieren. Die Auswahl an unterschiedlichen Prozessgasen mit niedrigen Aktivgasanteilen können die Prozessparameter aktiv beeinflussen. Der Lichtbogen wird stabiler, die Tropfenablösung gleichmäßiger und bestimmte Legierungselemente verdampften weniger stark. Gleichzeitig reduzieren sich Spritzerbildung und Nacharbeitsaufwand. Im Besprechungsraum des Campus zeigt Kaya dazu Messreihen und Werkstoffanalysen aus verschiedenen Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Gemeinsam mit Partnern wurden unterschiedliche Gaszusammensetzungen, Prozesse und Zusatzwerkstoffe untersucht. Ziel war es herauszufinden, welchen Einfluss einzelne Parameter auf die Rauchentwicklung haben.
Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede. Durch die Kombination aus angepasstem Schutzgas, Zusatzwerkstoff-Lösungen und optimierten Prozessen wurden Rauchgasemissionen erheblich reduziert. Gleichzeitig verbesserten sich oftmals Nahtbild, Prozessstabilität und Reinigungsaufwand. Besonders wichtig ist Kaya dabei der ganzheitliche Ansatz. „Nur das Gas zu wechseln ist ein erster Schritt aber schöpft die Potenziale nicht vollständig aus“, erklärt er. Erst das Zusammenspiel aus Draht, Prozess und Gas ermögliche größere Verbesserungen. Gerade deshalb arbeitet der SchweisserCampus eng mit Maschinenherstellern, Drahtherstellern und Forschungseinrichtungen zusammen. Viele Entwicklungen entstehen nicht isoliert, sondern im Austausch mit Partnern aus Industrie und DVS-Arbeitsgruppen.
Dass der SchweisserCampus als DVS-zertifizierte Kursstätte arbeitet, ist deshalb weit mehr als ein formaler Hinweis. Für Air Liquide bedeutet die Zertifizierung vor allem, Entwicklungsarbeit, Training und Anwendungstechnik auf Basis etablierter Regelwerke und Standards zusammenzuführen.
Dass der SchweisserCampus als DVS-zertifizierte Kursstätte arbeitet, ist deshalb weit mehr als ein formaler Hinweis. Für Air Liquide bedeutet die Zertifizierung vor allem, Entwicklungsarbeit, Training und Anwendungstechnik auf Basis etablierter Regelwerke und Standards zusammenzuführen.
Gleichzeitig beobachtet er mit Sorge, dass Erfahrungswissen in vielen Unternehmen zunehmend verloren gehe. Gerade jüngere Generationen hätten oftmals weniger Berührungspunkte mit fachlichen Netzwerken oder gemeinsamer Entwicklungsarbeit. „Wissen ist kein Wissen, wenn es nicht geteilt ist“, sagt Kaya. Im SchweisserCampus versucht man deshalb bewusst, Erfahrung weiterzugeben – nicht nur über klassische Schulungen, sondern vor allem über gemeinsame Projekte und reale Anwendungen. Anwender sollen Prozesse nicht nur theoretisch verstehen, sondern praktisch nachvollziehen können.
Zum Ende des Rundgangs führt der Weg zurück in den Besprechungsraum. Dort, wo Seminare, Diskussionen und Schulungen stattfinden, verdichten sich viele der Eindrücke des Tages noch einmal zu einem Gesamtbild. Der SchweisserCampus versteht sich nicht als abgeschlossene Entwicklungsabteilung, sondern als Schnittstelle zwischen Werkstoff, Fertigung, Anwendungstechnik und Wissenstransfer.
Die ruhige Atmosphäre während der laufenden Umbauten wirkt dabei beinahe sinnbildlich. Der Campus erscheint nicht wie ein fertiger Zustand, sondern wie ein Ort permanenter Weiterentwicklung. Optimierung der bestehenden Anwendungen, neue Werkstoffe, neue Prozesse und neue Anforderungen verändern die Schweißtechnik kontinuierlich – und genau dafür scheint dieser Ort gebaut worden zu sein.
(Autor: Christian Thieme, DVS Media GmbH)
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