MiniTec goes Australia

Dass ausgerechnet ein Schweizer Unternehmen eine Anlage zur Absorberfertigung nach Australien liefert, ist nur auf den zweiten Blick ungewöhnlich. Denn die Schweizer Tochter des pfälzischen Unternehmens MiniTec ist über SunLaser weltweit in diesem Markt engagiert.

Speziell die Kombination Kupfer-Aluminium hat es den Spezialisten angetan. Das Know-how wird weltweit geschätzt. Denn die bislang gebauten Anlagen sind nicht nur in Europa, sondern in den USA, China und Ozeanien installiert. Geschäftsführer Frank Weyermann: „Wir sehen uns als einen der führenden Entwickler und Hersteller für Laserschweißanlagen für die Solarindustrie.“ Wohlan, derartige Aussagen sind geeignet, von der A&Q-Redaktion vor Ort überprüft zu werden.

Die MiniTec Schweiz AG, Otelfingen, ist zum einen die Generalvertretung der deutschen MiniTec mit dem Aluminiumprofil als Standardgeschäft. Von dieser Seite ist das Unternehmen den A&Q-Lesern sicher gut bekannt. Geschäftsführer Frank Weyermann: „Mit unserem Profilsystem decken wir den gesamten Bereich von einfachen Maschinenkomponenten bis zu automatisierten Maschinen ab.“

Als MiniTec im vergangenen Jahr die Geiser-Tech AG übernommen hat, war das Unternehmen schon einige Jahre in der Solarindustrie tätig. Spezialität der Schweizer sind eindeutig Anlagen zur Absorberproduktion und hier der Bereich Laserschweißen. „Seit drei Jahren sind wir einer der führenden Entwickler und Hersteller von Laserschweißanlagen für die Solarindustrie.“ 2009 habe man der allgemeinen Konjunktur Tribut zollen müssen. Doch für das laufende Jahr stehen die Zeichen schon wieder auf Wachstum. Aus der Kooperation mit SunLaser stammte ursprünglich das Know-how, wie man zuverlässig und wirtschaftlich Kupferrohre auf Aluminiumplatten schweißen kann.

Zukunftsweisende Technik

Frédéric Dollinger ist bei MiniTec der Projektleiter Laserschweißanlagen. Der gebürtige Straßburger, der Mechatronik studiert und seine Diplomarbeit in Karlsruhe gemacht hat, trägt zur Internationalität des kleinen Schweizer Teams bei. Er erläutert, was mit dem Schlagwort „zukunftsweisende Technologie“ in der Presseinformation über die Absorber-Anlage gemeint ist: „Zum einen ist das Produkt zukunftsweisend, das auf der Anlage hergestellt wird. Zum anderen ist die Anlage selbst zukunftsweisend, sowohl von der Technologie her als auch von der Produktionsweise.“ So sei die Energie, die man brauche, um einen Absorber zu schweißen, sehr gering im Vergleich zu herkömmlichen Schweißprozessen.

Die Technologie von MiniTec gilt als zukunftsweisend, weil sie die Absorberrohre ohne sichtbare Schweißnaht mit bis zu 300 N/cm auf der Oberfläche mit dem Absorberblech verbindet. Außer der verbesserten Optik gegenüber anderen Schweißverfahren bringt die beschädigungsfreie Oberfläche auch eine höhere Energieeffizienz. Die Verbindung hält den hohen Temperaturen moderner Flachkollektoren mit hohem Wirkungsgrad stand und das Verfahren hat die Probleme der Materialkombination Aluminium/Kupfer vollständig gelöst.

Einfacher wäre sicherlich die Kombination Kuperrohr/Kupferblech. Das ließe sich auch mit Ultraschall gut schweißen. Doch die thermisch sehr wirkungsvollen Aluminiumbleche, die fast alle Kunden von MiniTec einsetzen, halten jeden Vergleich hinsichtlich Korrosion und Energieeffizienz aus. Außerdem sehen sie gut aus. Dollinger: „Was die Materialkombination und das Design von Absorbern betrifft, hat jeder Hersteller ein ‚Geheimrezept’, auf das er schwört.“ Zu unterscheiden sind etwa Harfen- oder Mäandersysteme – je nach Anordnung der Rohre.

Kupfer ist gut, aber teuer

Aber noch vor dem Design zählen erst einmal die Kosten. Und da liegt die Kombination Alu/Kupfer um Längen vorne. Wer auf Aluminium als Material für die Absorberbleche setzt, kann angesichts der günstigeren Rohstoffpreise gegenüber Kupfer deutlich Kosten sparen - bei gleicher oder verbesserter Produktqualität. Das Handling des wesentlich leichteren Blechs ist einfacher.

Bei manueller Beschickung ist weniger Personal notwendig. Zudem neigen Aluminiumabsorber weniger zur Wellenbildung als jene aus Kupfer. Weyermann: „Man kann rechnen wie man will: Für die Verbindung von Alublech mit Kupfer- oder Aluminiumrohren gibt es neben dem Laserschweißen derzeit kaum ein Verfahren, das sich für die industrielle Fertigung eignet und zugleich alle gängigen Qualitätsanforderungen erfüllt.“ Bereits bei einer produzierten Absorberfläche von 50.000 m² pro Jahr rechnet sich der Einsatz der Laserschweißanlage gegenüber dem herkömmlichen Ultraschallschweißverfahren.

Die Laserschweißanlagen werden in drei Bauformen angeboten: Als Karussell-Schweißanlage für Vollflächenabsorber mit mäanderförmig fixierten Endlos-Rohren oder entsprechend vorgefertigten Harfen aus Kupferrohr. Die Anlagen können entsprechend den Kundenbedürfnissen mit einer oder mit bis zu vier Laserschweißquellen ausgestattet sein. In der höchsten Leistungsklasse mit vier Laserquellen erreicht die Laseranlage eine Jahreskapazität von 400.000 m² im Zwei-Schichtbetrieb. Die zweite Version ist als Laserportalanlage für Großflächenabsorber bis 6.000 x 1.400 mm mit obigen Leistungsmerkmalen erhältlich; sowie eine Anlage zur Absorberfinnenproduktion vom Coil für Abmessungen bis zu 6.000 x 160 mm in einem kontinuierlichen Prozess und einer Jahreskapazität von 450.000m².

Absorberanlagen in der dritten Entwicklungsstufe

Die für Australien gedachte schlüsselfertige Anlage arbeitet mit einem gepulsten TruPulse 556 von Trumpf. Entwickeln sich die Produktionszahlen so wie es sich der Betreiber vorstellt, kann ein zweiter Laser nachträglich adaptiert werden. Die Konkurrenz, so Dollinger, setzt beim Aufbau einer entsprechenden Anlage entweder auf Portallösungen oder auf roboterbasierte Anlagen. Die MiniTec-Lösung habe jedoch eindeutig ihre Stärken bei der Effizienz und Präzision. Frank Weyermann ergänzt: „Wir bauen jetzt solche Anlagen sozusagen in der dritten Maschinengeneration. Dabei haben wir uns und unsere Anlagen kontinuierlich weiterentwickelt.“ Schweißgeschwindigkeit, Qualität, Steuerung und Bedienerfreundlichkeit seien von Anlage zu Anlage optimiert worden. Heute liegen die Schweißzeiten bei kleineren Absorbern in der Größenordnung von einer Minute, bei größeren Absorbern können es auch zwei Minuten werden. Der gepulste Laser erhitzt das Material punktgenau. Dadurch wird die Wärmeeinflusszone sehr klein gehalten und die hochselektive Absorberschicht bleibt intakt. Der Laserstrahl schmilzt das Material oberflächlich und legiert kleine Bereiche von Rohr und Blech. Laserschweißanlagen der neuesten Generation von MiniTec und SunLaser schweißen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 25 m/min. Sie ermöglichen außerdem ein sicheres Arbeiten ohne zusätzliche Schutzeinrichtungen (Laserklasse 1). Mit Hilfe einer grafischen Benutzeroberfläche sowie Touch-Screen sind sie einfach zu bedienen. Die Steuerung über Bussystem, die Sicherheits-SPS und die Backup-Funktion über USB-Schnittstelle entsprechen dem aktuellen Stand der Technik. Eine zusätzliche Schnittstelle zum Andocken eines Roboters erlaubt das Einbinden in eine automatisierte Produktionslinie. Sicherheitseinrichtungen wie die optische Überwachung des Einlegebereiches via Sick-Scanner können kundenspezifisch aufgerüstet werden.

Die Australien-Anlage arbeitet vollautomatisch. In der derzeitigen Ausbaustufe werden Bleche und Rohre manuell aufgelegt. Durch die ausgeklügelte Art der Aufspannung und ein integriertes "Prüfsystem" werden dem Schweißkopf nur korrekt gespannte Teile „serviert“. Der Bediener gibt per Knopfdruck den Drehtisch frei, so dass das zu schweißende Teil in die Schutzkabine schwenkt. Fertige Teile können dann von der anderen Seite des Drehtisches entnommen werden. Prinzipiell, so Weyermann, könne man das Be- und Entladen wahlweise manuell oder automatisch machen: „Für Australien wird es eine vollautomatische Version geben und wir werden das in Zukunft auch anderen Kunden anbieten.“ Je nach Kundenwunsch kann eine Anlage für unterschiedliche Rohrdurchmesser ausgelegt werden. Zwischen zwei festgelegten Rohrdurchmessern kann automatisch gewechselt werden.

Zwei schnelle Optiken

Um jedes Rohr in einem Zug mit der Platte verschweißen zu können, hat der Bearbeitungskopf zwei Optiken, über die gleichzeitig rechts und links des Rohres die Schweißpunkte gesetzt werden. Per Rolle wird das Kupferrohr auf die Aluminiumplatte gedrückt. Je nach Vorgaben werden zwischen drei und sechs Schweißpunkte pro Zentimeter entlang des Rohres gesetzt.

Eine Kamera überträgt Livebilder aus der Zelle, so dass das Bedienpersonal nicht nur hören, sondern auch sehen kann, ob in der Zelle korrekt gearbeitet wird.

Frédéric Dollinger hat mittlerweile so viele Schweißnähte vor der Maschine abgewartet, dass er schon am Geräusch erkennen könnte, ob eine Naht gut oder schlecht ist: „Das sind natürlich Erfahrungen, die geschultes Bedienpersonal auch in relativ kurzer Zeit sammeln kann.“ Und Schulungen gehören ebenso wie ein erstklassiger Service und Support beim Aufbau der Anlage zum ganzen Paket im Rahmen eines Auftrages. 24 Stunden pro Tag und sieben Tage die Woche sollen die Anlagen im Normalfall laufen. Dabei zählt gar nicht so sehr die maximale Schweißgeschwindigkeit oder die geringste Wärmeeinbringung, wie Dollinger erklärt: „Wir müssen bei jeder Anlage einen guten Kompromiss zwischen allen Parametern finden.“ Was nutze eine hohe Schweißgeschwindigkeit, wenn darunter die Festigkeit leide. Geschäftsführer Frank Weyermann sieht die Schweizer MiniTec mit der Kombination von einem Drittel Standardgeschäft und zwei Drittel Anlagenbau gut aufgestellt: „Wir haben mit den Laserschweißanlagen für Absorber ein Hightech-Produkt, das sich bewährt hat. Warum sollten wir also nicht optimistisch sein?“

www.minitec.ch