20 Jahre CMT-Schweißen: Unerreichte Präzision und Stabilität

20 Jahre CMT-Schweißen:

Unerreichte Präzision und Stabilität

Seit seiner Einführung im Jahr 2005 hat das von Fronius entwickelte Cold-Metal-Transfer-Verfahren (CMT) die Schweißtechnik grundlegend verändert. CMT setzte neue Maßstäbe in Präzision, Prozessstabilität und Anwendungsvielfalt – und das auf überraschende Weise: Eine einfache Glühbirne spielte bei der Entwicklung eine entscheidende Rolle. Wie genau es dazu kam, erzählt Joe Artelsmair im exklusiven Interview. Als einer der maßgeblichen Entwickler war er von Anfang an dabei und hat hautnah miterlebt, wie sich das Verfahren vom vielversprechenden Forschungsprojekt zur Schlüsseltechnologie der modernen Fügetechnik entwickelte.

Heute steht „Cold Metal Transfer“ für die fortschrittlichste Art der Tropfenablöse. Durch die reversierende Drahtbewegung – also das kontrollierte Vor- und Zurückführen des Drahtes – entsteht ein außergewöhnlich stabiler Lichtbogen. Das Ergebnis: eine bis zu 33 % geringere Wärmeeinbringung und nahezu doppelt so hohe Schweißgeschwindigkeit im Vergleich zum herkömmlichen Kurzlichtbogenverfahren.
Wo früher geklebt oder gelötet werden musste, ist mit CMT nun auch das Schweißen kein Problem mehr – und das nahezu ohne Spritzer. Ein weiterer Durchbruch: Dank der innovativen Erfindung war es erstmals in der Geschichte des Schweißens möglich, verzinkten Stahl und Aluminium thermisch zu fügen.

Es begann mit einer Glühbirne

Aufgrund dieser einzigartigen Eigenschaften eignet sich das CMT-Verfahren für fast jedes Einsatzgebiet. „Damit hätten wir selbst nie gerechnet“, meint Josef „Joe“ Artelsmair immer noch etwas verblüfft. Schließlich sollten er und seine Kollegen lediglich eine Lösung für den Glühbirnenhersteller Osram finden.

Die Fassungen und der Kontakt waren in Ländern mit salzhaltiger Luft stark korrodiert. Um die Glühbirnen auch dort haltbarer zu machen, sollten die Fassungen durch ein anderes Material ersetzt und geschweißt statt weichgelötet werden. Eine simple Idee, die aber in der Praxis mit den viel zu heißen Schweißprozessen nicht umsetzbar war – die Fassungen sind ständig zerplatzt.

Osram wandte sich mit diesem Problem an Fronius: „Da gab es bereits die ‚Spatter Free Ignition‘. Indem wir diese weiterentwickelt und konstant an der Vor- und Rückwärtsbewegung des Drahtes gearbeitet haben, ist es uns schlussendlich gelungen, die Glühbirnenkontakte zu schweißen beziehungsweise mittels Hartlot als Zusatzmaterial zu löten“, fasst Artelsmair den Entwicklungsprozess zusammen. Daraus entstanden zwei Geräte, die mittels ein oder zwei Tropfen die Verbindungen für Osram mithilfe eines Lichtbogens schweißten. „Es war eigentlich nur ein Sonderauftrag und nie dazu gedacht, in Serie zu gehen“, spricht der gelernte Elektromechaniker weiter.

20 Jahre CMT-Schweißen: Interview mit Joe Artelsmair

Getriebeloser Motor führt zum Durchbruch

Die Idee einer wiederholten, kontrollierten Tropfenablöse – mit der man womöglich sogar durchgehende Schweißnähte erzeugen kann – ließ Joe Artelsmair nicht mehr los. Als das Projekt einige Zeit nach dem Auftrag von Osram erneut mit einem größeren Team aufgegriffen wurde, gelang es ihnen tatsächlich: Ein getriebeloser Motor ermöglichte eine völlig neue Art des Schweißens. „Wir waren überwältigt von den Ergebnissen“, berichtet Artelsmair sichtlich stolz. Das dürfen er und sein Team auch sein, denn die nahezu spritzerfreien, sauberen Schweißnähte sprechen sowohl in Qualität als auch Ästhetik für sich.

Ein weiterer Vorteil des CMT-Verfahrens ist die geringe thermische Belastung des Werkstücks. Diese reduzieren Verzug und Verformung, was besonders bei dünnen Blechen ab 0,3 Millimetern und temperaturempfindlichen Materialien von enormem Vorteil ist. Die präzise Steuerung des Schweißprozesses hilft dabei, anspruchsvolle Schweißaufgaben mit höchster Genauigkeit zu bewältigen.

Anwendungsvielfalt in unterschiedlichen Branchen

„CMT hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten als vielseitiges Schweißverfahren etabliert, das in zahlreichen Branchen Anwendung findet. Die Vielseitigkeit und Kreativität, mit der unsere Kundinnen und Kunden CMT zu ihrem Vorteil und zur Lösung ihrer Schweißherausforderungen nutzen, beeindruckt uns manchmal sogar selbst.“, berichtet Franziska Eichhorn, Strategic Productmanager, Fronius International. Die Automobilindustrie setzt CMT beispielsweise zum Verbinden von dünnen Blechen und leichten Materialien wie Aluminium ein. Dies gewährleistet starke und zuverlässige Verbindungen bei Fahrzeugrahmen und -komponenten.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie hat sich CMT ebenfalls bewährt, denn es ermöglicht das Schweißen von hochfesten und leichten Materialien, die für den Bau von Flugzeugen und Raumfahrzeugen unerlässlich sind. Darüber hinaus findet das innovative Schweißverfahren aufgrund seiner herausragenden Stabilität Anwendung im Metall-3D-Druck oder in der Elektronikindustrie, wo es für das präzise Löten von Bauteilen eingesetzt wird.

Intelligente Spalt- und Kantenerkennung dank CMT

Die Vor-Zurück-Drahtbewegung von CMT revolutionierte das Roboterschweißen auch mit dem intelligenten Assistenzsystem WireSense. Dieses verbessert die Nahtqualität und Effizienz erheblich, indem es Ungenauigkeiten und Abweichungen in der industriellen Fertigung erkennt und mittels CMT-Schweißprozess überbrückt. Der Schweißdraht dient dabei als präziser Sensor, der die Position der Schweißnaht exakt bestimmt und dynamisch anpasst. Dies spart Material, Zeit und Kosten, da Nacharbeit und Ausschuss reduziert werden.

„Ausschlaggebend sind das perfekte Zusammenspiel der Komponenten und die Präzision, mit der sie gesteuert werden“, betont Eichhorn. „Die Harmonie, mit der unsere intelligenten Schweißgeräte und die Antriebseinheit Robacta Drive CMT, also der zweite Drahtvorschub direkt am Brenner, zusammenarbeiten, ist bis heute unerreicht und wird laufend weiterentwickelt, um den steigenden Anforderungen der Industrie gerecht zu werden. Und das Allerbeste daran: CMT kann bei allen intelligenten Fronius Schweißgeräten einfach nachgerüstet werden.“

Fit für die Zukunft

Im Laufe der Jahre perfektionierte der Innovationsführer CMT immer weiter und entwickelte anwendungsspezifisch-optimierte Schweißkennlinien wie beispielsweise CMT Mix, CMT Cycle Step, CMT Cladding oder CMT Braze. LaserHybrid CMT wiederum vereint die Vorteile des Laserschweißens mit der CMT-Technologie. Besonders bei hochfesten Stählen und Aluminiumbauteilen glänzt diese Kombination durch hohe Geschwindigkeit, Qualität und Wirtschaftlichkeit. Einem stark gebündelten Laserstrahl, der mit hoher Energiedichte ins Grundmaterial eindringt, folgt unmittelbar der CMT-Prozess, wodurch das Nahtvolumen erhöht und der Wärmeeintrag noch weiter verringert werden kann.

Auf diesen Lorbeeren ausruhen kommt für Fronius als Innovationsführer in der Fügetechnik nicht in Frage: Die neueste Errungenschaft sind die für Metall-3D-Druck optimierten Kennlinien CMT Additive Pro. Sie heben die additive Fertigung auf ein neues Level.

Erfolgsgeheimnis? Herzblut!

„Technische Fortschritte erfordern nicht nur Ehrgeiz, sondern ganz viel Herzblut, nur so können wir es schaffen, die Schweißtechnik stetig weiterzuentwickeln“, resümiert Josef Artelsmair. Im Mai hat er die wohlverdiente Pension angetreten und hinterließ mit seinem genialen Erfindergeist ein Stück Schweißgeschichte. „Verliert niemals den Mut, zeigt den nötigen Biss und bleibt dran. Lasst euch von nichts und niemandem sagen, etwas sei unmöglich“, verkündet er noch an seine nachfolgenden Entwicklerkolleginnen und -kollegen.

Den aktuellen Forschungsstand zu CMT – inklusive vielen weiteren Innovationen – präsentiert Ihnen das Fronius Team auf der SCHWEISSEN & SCHNEIDEN in Essen, Stand 3B55.
Wir heißen Sie dort schon jetzt herzlich willkommen und freuen uns auf Ihren Besuch!