Die BPW Bergische Achsen KG produziert am Hauptsitz in Wiehl gezogene Achsen und Fahrwerke für die Fahrzeugindustrie.

In der Fahrzeugtechnik führt der Einsatz der Luftfederung zu erhöhten Torsionskräften an den Achskörpern. BPW löst diese Problematik durch den Einsatz von nahtlos gezogenen Rohren mit rundem Querschnitt. Das derzeit zur Anwendung kommende Verfahren zur Fügung eines dickwandigen Rohrquerschnitts ist das Rotationsreibschweißen.

Um den Material- und Energieeinsatz beim Schweißen zu senken, entschied sich BPW, alternative Schweißverfahren für die Stumpfnaht zwischen Achsrohr und Achsschenkel zu prüfen.

Beratungspartner war das Technologie-Institut für Metall & Engineering (TIME) aus Wissen.

Im Rahmen des Beratungsprojekts wurden verschiedene Verfahren, darunter Lichtbogenschweißen, Pressschweißen, Strahlschweißen und Hybridschweißen, untersucht. Das Laser-MSG-Hybridschweißverfahren erwies sich als besonders vielversprechend und wurde auf seine technische Umsetzbarkeit geprüft.

Das auf Basis der Zusammenarbeit von BPW und TIME weiterentwickelte Laser-MSG-Hybridschweißverfahren ermöglicht es, durch eine geschickte Parameterwahl die austretende Reststrahlungsenergie des Laserstrahls zur Glättung der Nahtwurzel auf der Rohrinnenseite zu nutzen.

Dadurch können Eigenspannungen in der Schweißnaht und der angrenzenden Wärmeeinflusszone deutlich reduziert werden. Auch konnte mit dem neuen Verfahren der Flankenwinkel der Naht vergrößert werden, wodurch die Dauerschwingfestigkeit der Verbindung deutlich verbessert wurde.

Dank des Wechsels vom Rotationsreibschweißen zum Laser-MSG-Hybridschweißverfahren kommt es zu keinen Materialverlusten bei den Fügepartnern. Im Vergleich zum herkömmlichen Rotationsreibschweißen werden bei einer Tagesproduktion von 700 Achsen etwa 160 t weniger Stahl pro Jahr benötigt.

Das neue Verfahren zeichnet sich nicht nur durch eine hohe Materialersparnis aus, sondern auch durch eine hohe Energieeffizienz. Eine Reduzierung des Energieverbrauchs um rund 20 Prozent pro Achskörper führt zu einer Gesamtersparnis von 271.600 kWh pro Jahr.

Einsparungen, die sich auch für das Klima auszahlen: Durch das Laser-MSG-Hybridschweißverfahren werden rund 426 t weniger CO₂-Äquivalente pro Jahr emittiert.