Dank Laser schneller aufs Grün

Golfschläger scheinen für diejenigen nichts Besonderes zu sein, die nicht Golf spielen, aber sie sind alles für die Liebhaber dieser Sportart. Laser verhelfen den Golfschlägern der neuesten Generation zu deutlich besseren Eigenschaften und Fähigkeiten. Sie werden eingesetzt, um in einer Anlage zu schneiden und zu schweißen und beweisen damit einmal mehr ihre Vielseitigkeit in der industriellen Laserbearbeitung.

Advanced International Multitech Company Ltd., Taiwan, in Volumen weltweit die Nummer 1 unter den Golfschlägerherstellern, hat schon vor einiger Zeit ein Lasersystem der ebenfalls taiwanesischen Firma ProArc in Kombination mit einem diodengepumpten Festkörperlaser der ROFIN Laser Macro Gruppe installiert. Um sich einen gewissen Vorteil gegenüber anderen Herstellern zu sichern, die diese Technologien nicht verwenden, durfte der Einsatz der Lasertechnologie jedoch bislang nicht veröffentlicht werden.

‚Standardgolfschläger’ werden aus Gusseisen hergestellt und durch die Gussform gestaltet, mit verschiedenen mechanischen Verfahren bearbeitet und enden dann in den Läden als die wohlbekannten Driver, Eisen und Putter. Für fortgeschrittenere Spieler und Profisportler haben die entsprechenden Hersteller schon seit den neunziger Jahren auch Driver aus Titan (heute Ti 6.4) im Programm.

Der Grund: Das zulässige Gewicht eines Schlägerkopfes ist auf rund 215 g begrenzt. Die Herstellung aus Titan bietet jedoch die Möglichkeit, den Schlägerkopf bei Einhaltung der Gewichtsgrenzen größer zu machen, wodurch ein größerer ‚Sweet Spot’ auf der Schlagfläche entsteht. Experten gehen zudem davon aus, dass diese Schläger es am ehesten verzeihen, wenn ein Schlag nicht perfekt ist. Jeder Spieler wird es begrüßen, wenn er pro Runde mehrere Schläge einsparen kann. Neben dem Gewicht des Schlägerkopfes sind auch seine Größe und das maximale Trägheitsmoment begrenzt – erstere auf 460 cm³, letzteres auf 5.900 g/cm² einschließlich des Kopfes und des Schaftes. Von den besseren Spieleigenschaften abgesehen hat Titan eine lange Lebensdauer und widersteht allen Korrosionsschäden.

Zunächst wurden die Schlägerköpfe aus Titan ebenfalls in einem Stück gegossen, was zwar eine Verbesserung gegenüber Köpfen auf Stahlbasis darstellte, sich aber mit den neuesten Titanmodellen nicht vergleichen lässt. Verantwortlich dafür ist der Laser, der heute gleich für drei Anwendungen zum Einsatz kommt: Zunächst wird der gegossene Schlägerkopf geschnitten. Im nächsten Arbeitsschritt erfolgt das Einschweißen eines Titanblechs, das dazu dient, den Schläger wieder zu verschließen. Zuletzt wird die Schlagfläche in das Gussmaterial eingeschweißt – so entsteht ein perfektes Sportgerät.

Die heutigen Driverköpfe werden in einer speziellen Skelettform am oberen Ende gegossen, um teures Material zu sparen. Gusstechnisch ist eine offene Struktur aber nicht herstellbar. Deshalb wird das obere Gitter mit einem diodengepumpten Festkörperlaser (DPSSL) von ROFIN ausgeschnitten. Die Öffnung für die Schlagfläche ist dagegen bereits Ergebnis des Gussvorganges. Titan mit einem Laser zu schneiden ist etwas Besonderes, da man ständig gegen Grat zu kämpfen hat. Darüber hinaus ist es nicht erlaubt, im Schlägerkörper erstarrte Schmelze oder andere Rückstände und Spritzer zu erzeugen.

ProArc liefert durch den Einsatz eines sechsachsigen Roboters in Verbindung mit zwei zusätzlichen Achsen einen absolut gratfreien Schnitt, denn die Voraussetzung dafür ist eine 100 Prozent senkrechte Position des Lasers zu dem komplexen, dreidimensionalen Werkstück. Das Innere des Schlägers ist mit Chemikalien bedeckt, die verhindern, dass das geschmolzene Material in dem Argon-Schneidgas das Schlägerinnere verunreinigt. So lässt sich die gesamte Kontamination im Schläger nach dem Schneiden mit Wasser herausspülen. Das Schneiden geschieht mit einer Leistung von 1,5 kW und dauert 16 Sekunden.

Für die Herstellung des Golfschlägers wird grundsätzlich gegossenes Titan mit einer bestimmten Mindestwanddicke benötigt, die zusammen mit der Form des Schlägers den Schwerpunkt bestimmt. Wenn sich das Gewicht im oberen Teil verringern lässt, verlagert sich der Schwerpunkt nach unten; dadurch entsteht ein größeres maximales Trägheitsmoment bei gleichem Gewicht.

Um die Öffnung abzudecken, muss darum ein Titanblech mit der geringstmöglichen Wanddicke eingeschweißt werden, in diesem Fall 0,8 mm. Neben der Absenkung des Schwerpunktes hilft dies, einen akustischen Resonanzkörper zu konstruieren, der einen gewünschten Klang erzeugt, wenn der Ball richtig getroffen wird. Das Schweißen mit einem 2-kW-Laser geschieht in einer Argon-Atmosphäre und zeigt keine Anlauffarben und Oxidation. Geschweißt und geschnitten wird in einem von ProArc installierten System mit vier Stationen. Es nutzt zum Schweißen einen Festkörperlaser von ROFIN mit einer Leistung von maximal 2 kW, die auf zwei Fasern geschaltet ist. Jede Faser ist mit einem Roboter verbunden, der jeweils zwei Stationen bedient.

Das komplette System zur Herstellung von Golfschlägern besteht aus vier Stationen. Station 1 ist eine reine, vom Roboter bediente Station für zweidimensionale Anwendungen für Eisenschläger, die hier nicht beschrieben wird. Mit Station 2 folgt eine dreidimensionale Schweißstation für die Schlagfläche, die in den Guss geschweißt wird. Diese Station ist mit einer zusätzlichen Achse für den Roboter ausgestattet, um optimale Programmierung und Leistung für eine perfekte Geometrie und damit ein optimales Schlagverhalten sicherzustellen. Die dritte Station ist eine weitere dreidimensionale Station, mit der der gegossene Kopf geschnitten wird. Zwei weitere Achsen sorgen dafür, dass der Winkel zwischen Strahl und Teil immer 90° beträgt. Station 4 wird genutzt, um das obere Titanblech zu schweißen; eine zusätzliche Achse wird nicht benötigt, weil der Einfallswinkel nur eine geringe Rolle spielt.

Da das Laserschweißen für Golfschläger der Spitzenklasse Verwendung findet, ist die Schweißgeschwindigkeit sekundär und vergleichsweise langsam. Dadurch wird das geschmolzene Material – bedeckt von Argon – gut geformt und hat Gelegenheit, abzukühlen, ohne dass Risse entstehen.

Wenn Michael Yang, General Manager von ProArc und selbst Golfspieler, seinen Golf-Kollegen ans Herz legt „Genießen Sie Technologie, wenn Sie Golf spielen“, tut er dies nicht ohne Eigeninteresse, aber offensichtlich mit viel Erfolg. So hat ProArc in diesem Geschäftsbereich schon insgesamt vier Anlagen für die Herstellung von Golfschlägern installiert.

www.rofin.de

Autor: Markus Rütering