Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie Fördertechnik

Anwendungsfall: Schneckenwellen herstellen, beschichten und reparieren

Schneckenwellen übernehmen in Förder- und Produktionsanlagen wichtige Transport- und Dosieraufgaben – beispielsweise in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie in der Fördertechnik und Logistik. Geometrie, Werkstoff und Oberflächenbeschaffenheit müssen präzise zur jeweiligen Anlage, zum Fördergut und zu den Betriebsbedingungen passen. Je nach Anwendungsfall kann es darum gehen, eine neue Schneckenwelle additiv herzustellen, beanspruchte Bereiche durch eine Beschichtung vor Verschleiß zu schützen oder ein beschädigtes Bauteil zu reparieren.

OSCAR PLT nutzt hierzu vorrangig Laserauftragschweißen mit Draht. Damit lässt sich Material gezielt auf eine vorhandene Schneckenwelle auftragen oder die Schneckenwendeln direkt auf einem Rohr aufbauen. Die passende Schweißstrategie, die Materialauswahl sowie notwendige Vor- und Nachbearbeitungsschritte richten sich nach der Bauteilgeometrie, dem Grundwerkstoff, der Belastung und dem gewünschten Bearbeitungsergebnis.

Schneckenwellen gezielt bearbeiten

Kundenspezifische Wendel aufbauen

Wenn eine Schneckenwelle für eine bestimmte Anlage benötigt wird, müssen Durchmesser, Steigung und Abstand der Wendel zu den jeweiligen Anforderungen passen. Auch variable Wendelabstände oder unterschiedliche Durchmesser innerhalb eines Bauteils können bei der digitalen Planung berücksichtigt werden. Durch gezielten Materialauftrag lässt sich die Wendel nahe an der gewünschten Endkontur aufbauen.

Gegenüber der konventionellen Fertigung als Schweißkonstruktion bietet das Laserauftragschweißen den Vorteil, geometrische Varianten flexibel umzusetzen und den Aufbau der Schneckenwelle mit der Beschichtung in einer durchgängigen Prozesskette zu verbinden. Dadurch lassen sich nachgelagerte Bearbeitungsschritte reduzieren und Lieferzeiten verkürzen.

Verschleißschutz gezielt aufbringen

Fördergut und Betriebsbedingungen bestimmen, wo und wie stark eine Schneckenwelle beansprucht wird. Abrasive Medien können insbesondere an den Wendeln und anderen kontaktbelasteten Flächen zu Materialverlust führen. Eine auf die Beanspruchung abgestimmte Auftragsschicht schützt diese Bereiche, ohne dass die gesamte Welle aus einem verschleißbeständigen Werkstoff gefertigt werden muss.

OSCAR PLT verarbeitet dafür Massiv- und Fülldrähte. Der einstellbare Energieeintrag beim Laserauftragschweißen ermöglicht eine belastbare Anbindung der Schicht an den Grundwerkstoff bei vergleichsweise geringer thermischer Belastung des Bauteils. Dadurch können Verzug und erforderliche Nachbearbeitung begrenzt und die Standzeit der Schneckenwelle verlängert werden.

Beschädigte Konturen automatisiert wiederherstellen

Abrieb, Abplatzungen oder andere lokale Schäden müssen nicht zwangsläufig den Austausch der gesamten Schneckenwelle bedeuten. Abhängig vom Bauteilzustand kann fehlendes Material gezielt ergänzt und die erforderliche Kontur wieder aufgebaut werden.

Durch die Kombination aus Bauteilscan, digitaler Bahnplanung und automatisiertem Materialauftrag lässt sich eine reproduzierbare Reparaturprozesskette aufbauen. Die Schadstelle wird erfasst, der notwendige Materialauftrag digital geplant und anschließend kontrolliert ausgeführt. Dadurch können Reparaturzeiten reduziert und wiederkehrende Reparaturaufgaben wirtschaftlich automatisiert werden.

Ein realisierter Anwendungsfall

In einem vergangenen Kundenprojekt fertigte OSCAR PLT zunächst mehrere anwendungsspezifische Schneckenwellen für unterschiedliche Anforderungen. Zum Einsatz kam Laserauftragschweißen mit Draht, auch als Draht-LMD bezeichnet, mit einem kompakten ProFocus-System. Dabei wurden sowohl Schneckenwellen generativ aufgebaut als auch klassisch gefertigte Schweißkonstruktionen mit einem Verschleißschutz beschichtet.

Für den Aufbau der Wendel wurde als Massivdraht ein rostfreier martensitischer Chromstahl mit der Werkstoffnummer 1.4115 eingesetzt. Für die Verschleißschutzschicht kam ein Fülldraht zum Einsatz, in diesem Fall WA Hardface LD mit einem Drahtdurchmesser von 1,2 mm. So konnten Geometrieaufbau und Oberflächenschutz mit unterschiedlichen Werkstoffen gezielt auf ihre jeweilige Funktion abgestimmt werden.

Auf Grundlage der Prozessentwicklung entstand neben den Schneckenwellen eine kundenspezifische Anlage auf Basis der OSCAR LaserCell. Sie befähigt den Kunden, Schneckenwellen mit dem abgestimmten Materialauftrag selbst herzustellen, zu beschichten oder bei geeigneter Ausgangslage aufzuarbeiten. Der Auftrag belegt damit sowohl die Leistungsfähigkeit des Verfahrens als auch die Kompetenz des OSCAR-PLT-Teams in der Prozess- und Anlagenentwicklung.

Mehrere Werkstoffe in einer Aufspannung verarbeiten

Der Aufbau einer Wendel und der Schutz einer beanspruchten Oberfläche stellen unterschiedliche Anforderungen an den Zusatzwerkstoff. Mit dem ProFocus-System können mehrere Drahtwerkstoffe innerhalb einer Aufspannung verarbeitet werden. So lässt sich zunächst die Geometrie mit einem Massivdraht aufbauen und anschließend eine beanspruchte Oberfläche mit einem geeigneten Fülldraht beschichten.

Der Wechsel des Drahtwerkstoffs ist innerhalb weniger Minuten möglich. Anders als bei pulverförmigen Zusatzwerkstoffen ist keine aufwendige Reinigung von Pulverförderern oder Zuführleitungen erforderlich. Die passenden Prozessparameter können von OSCAR PLT entwickelt und über das OSCAR Competence Center, kurz OCC, für den jeweiligen Prozess bereitgestellt werden.

Beim Laserauftragschweißen wird der Draht kontinuierlich in die Prozesszone geführt, aufgeschmolzen und kontrolliert auf das Bauteil aufgetragen. Laserleistung, Drahtvorschub, Bewegungsführung und Schweißstrategie werden auf Werkstoff, Geometrie und gewünschte Schichteigenschaften abgestimmt. Weitere Informationen finden Sie auf unserer Wissensseite zum Laserauftragschweißen mit Draht.

Welche Anlagenlösung passt zu Ihrer Anwendung?

OSCAR PLT betrachtet nicht nur das einzelne Bauteil, sondern den gesamten Anwendungsfall. Für eine erste technische Einschätzung sind insbesondere folgende Angaben relevant:

•	Soll die Schneckenwelle neu aufgebaut, beschichtet oder repariert werden?
•	Welche Durchmesser, Steigungen, Abstände, Konturen und Toleranzen sind erforderlich?
•	Welche Grund- und Zusatzwerkstoffe sollen verarbeitet werden?
•	Welche Stückzahlen, Taktzeiten und Varianten sind vorgesehen?
•	Welche Bewegungs- und Positioniersysteme werden für Bauteil und Bearbeitungskopf benötigt?
•	Soll das System in eine bestehende Anlage integriert oder als eigenständige Fertigungszelle umgesetzt werden?

Aus diesen Anforderungen entwickelt OSCAR PLT ein Konzept für die automatisierte Herstellung, Beschichtung oder Reparatur. Eine solche Anlagenlösung kann beispielsweise folgende Komponenten verbinden:

•	ProFocus-Bearbeitungskopf und passende Drahtzuführung
•	Dreh-, Linear- oder Robotersysteme für die erforderliche Bewegungsführung
•	Sensorik und Bauteilscan für die digitale Erfassung von Geometrien und Schäden
•	Bahnplanung, Prozesssteuerung und dokumentierte Schweißparameter
•	Einbindung in vorhandene CNC-Maschinen oder Umsetzung als eigenständige LaserCell

Wenn Prozess, Werkstoffkombination oder Anlagenaufbau noch nicht abschließend feststehen, schafft eine Machbarkeitsstudie eine belastbare technische Grundlage. Das OSCAR-PLT-Team verbindet dafür Materialanalysen, Bauteilscans, digitale Bahnplanung und Testschweißungen mit seiner Erfahrung in der Prozess- und Anlagenentwicklung. So wird frühzeitig sichtbar, welche Möglichkeiten die Technologie für den konkreten Anwendungsfall bietet und wie daraus ein automatisierter, reproduzierbarer Fertigungsprozess entstehen kann.

Von der Prozessentwicklung bis zur produktiven Anlage

Bauteilgröße, Zugänglichkeit, Geometrie, Stückzahl und gewünschter Automatisierungsgrad bestimmen, wie eine Anlage ausgelegt werden muss. OSCAR PLT entwickelt deshalb nicht nur den Schweißprozess, sondern betrachtet auch Bauteilaufnahme, Bewegungsführung, Sensorik, Steuerung und mögliche Nachbearbeitung als zusammenhängendes System.

Das modulare ProFocus-System lässt sich abhängig von der Anwendung mit geeigneter Positionier- und Automatisierungstechnik kombinieren. Für kompakte Integrationen in bestehende CNC-Maschinen, Robotersysteme oder anwendungsspezifische Anlagen steht ProFocus Compact zur Verfügung.

Sie möchten Schneckenwellen automatisiert herstellen, beschichten oder reparieren? Sprechen Sie mit uns über Ihren Anwendungsfall und die passende Anlagenlösung.