Oft steht ein Unternehmen vor der Frage, welches Schweißverfahren für eine neue Fügeaufgabe wohl mit dem höchsten wirtschaftlichen Vorteil einzusetzen sei. Dieser Leitfaden gibt eine Hilfestellung für den Einsatz des Elektronenstrahlschweißens.

1. Zweck und Anwendungsbereich des Leitfadens

Oft steht ein Unternehmen vor der Frage, welches Schweißverfahren für eine neue Fügeaufgabe wohl mit dem höchsten wirtschaftlichen Vorteil einzusetzen sei (abgesehen von den Fällen, in denen gewisse Randbedingungen zwingend ein bestimmtes Verfahren fordern). Zum Einsatz von Strahlschweißverfahren aber besteht in dieser Hinsicht verbreitet ein Kenntnisdefizit, so dass diese entweder gar nicht oder aber auf der Basis von unzulänglichen Annahmen bewertet werden.

Dieser Leitfaden soll (potentiellen) Nutzern des Elektronenstrahlschweißens (kurz: des EB-Schweißens) eine Hilfestellung geben bei der Abschätzung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens für eine konkret vorgesehene Anwendung. Dabei werden nicht primär die physikalischen Zusammenhänge in der Strahlerzeugung und in der Umsetzung der Strahlenergie in Schweißwärme und deren jeweilige theoretischen Wirkungsgrade (deren Definition im Übrigen vom jeweiligen Modell abhängt) betrachtet und auch nicht der Einfluss bestimmter Parameter auf das Schweißergebnis, sondern die aus betrieblicher Sicht relevanten Aspekte der Wirtschaftlichkeit.

Dies betrifft vor allem solche Anwendungen – insbesondere in der Massenfertigung, bei denen die Fertigungskosten eine entscheidende Rolle spielen. Hingegen sind hochkomplexe Sonderanwendungen sicherlich vor allem unter anderen Gesichtspunkten zu betrachten, wenngleich sowohl im Bereich von Großbauteilen als auch bei Mikroanwendungen neben der teilweisen Alternativlosigkeit des EB-Schweißens letztlich die Wirtschaftlichkeit ebenfalls eine gewichtige Rolle spielt. Dieser Leitfaden basiert auf den andernorts ausführlich beschriebenen Eigenschaften und Möglichkeiten des Elektronenstrahlschweißens – diese werden hier nicht dargestellt.

Keine Rolle spielt in diesem Leitfaden der Vergleich mit anderen Schweißverfahren – auch eigentlich nicht mit dem Laserstrahlschweißen, bei dem es ja im Übrigen eine Vielzahl von Strahlquellen mit jeweils spezifischen Eigenschaften gibt. Während die Unternehmen aber bei konventionellen Schweißverfahren meist über Daten zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit verfügen, soll mit diesem Leitfaden eine Orientierung zu deren Ermittlung im Falle des EB-Schweißens gegeben werden.

Es liegt in der Natur der betrachteten Anwendungen des Elektronenstrahlschweißens, dass das Ziel der Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen hier nicht etwa Kosten je Meter Schweißnaht sind. Vielmehr werden im Folgenden die Palette der sehr unterschiedlichen Einflussfaktoren und deren Wirkung auf die Wirtschaftlichkeit dargestellt.

Da die einzelnen Anwendungsfälle technisch und betriebswirtschaftlich überaus verschieden sind, ist es auch nicht möglich, hier allgemeingültige Berechnungsvorschriften zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit anzugeben. Vielmehr wird eine Anleitung gegeben, welche Effekte eine Rolle spielen und in der Bewertung berücksichtigt werden sollten.

In diesem Leitfaden werden die im Folgenden aufgelisteten Aspekte der Wirtschaftlichkeit im Detail behandelt:

2. Einfluss der Konstruktion von Erzeugnissen auf die Wirtschaftlichkeit ihrer Herstellung mittels EB-Schweißen

3. Einfluss der Schweißqualität auf die wirtschaftlichen Effekte

4. Einfluss der Maschinenkonfiguration auf die Wirtschaftlichkeit des EB-Schweißens

5. Einfluss der Automatisierung auf die Wirtschaftlichkeit des EB-Schweißens

6. Einfluss der Investitionskosten auf die Wirtschaftlichkeit des EB-Schweißens

7. Interne oder externe Lösung und die Wirtschaftlichkeit des EB-Schweißens

8. Einfluss der Verbrauchskosten auf die Wirtschaftlichkeit des EB-Schweißens

9. Personalqualifikation und Wirtschaftlichkeit des EB-Schweißens

10. Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen Elektronenstrahl- und Laserstrahlschweißen

Anhang. Messung der Energieeffizienz einer EB-Schweißmaschine

Der vollständige Leitfaden ist veröffentlicht auf der Homepage des Autors www.elektronenstrahl-beratung.de sowie in der Zeitschrift "Schweißen & Schneiden" 68(2016)7, S. 424-429. Er kann auch direkt per E-Mail angefordert werden: schulze-neuberg@t-online.de.

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