Forschern ist es gelungen, das Rührreibschweißen in einer neuen Form für flexible, roboterbasierte Produktionslinien zu erschließen. Die neu entwickelte Schweißzange „Steppwelder“ ermöglicht das Fügen hochfester Aluminiumlegierungen in Rekordzeit und ohne schwere externe Gegenhalter.
Die Technologie Lizenz-Büro er Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH (TLB) unterstützt nun laut eigener Mitteilung die Markteinführung der patentierten Neuentwicklung. Denn der moderne Karosseriebau steht unter hohem Innovationsdruck: Um die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen, müssen vermehrt hochfeste Aluminiumlegierungen und Hybridverbindungen, beispielsweise aus Aluminium und Stahl, eingesetzt werden. Bisherige Rührreibschweiß-Verfahren scheiterten in der flexiblen Serienfertigung oft an den massiven Prozesskräften, die schwere, unflexible Gegenhalter erforderlich machten.
© Dominik Walz, MPA, Universität Stuttgart
Integrierter Kraftfluss und das Steppnaht-Prinzip
Das Team von der Materialprüfungsanstalt (MPA) der Universität Stuttgart um Projektleiter Dominik Walz und die Erfinder Florian Panzer, Stefan Weihe und Dr.-Ing. Martin Werz hat dieses Hindernis überwunden. Kern der Neuentwicklung ist eine robotergeführte Schweißzange mit einem aktiv verfahrbaren, integrierten Gegenhalter. Dadurch entsteht ein geschlossener Kraftfluss direkt im Zangengestell, was den Einsatz an herkömmlichen 6-Achs-Industrierobotern erlaubt, ohne dass aufwendige externe Vorrichtungen erforderlich werden.
Ein besonderes Highlight ist das namensgebende „Steppnaht-Prinzip“: Durch das Aneinanderreihen kurzer Schweißungen können flexible 2D- und 3D-Verläufe extrem schnell realisiert werden. So wird beispielsweise eine 50 cm lange Naht innerhalb von gerade einmal 1,5 bis 2 s gefügt.
Die technische Reife ist bereits weit fortgeschritten, wie es in der Mitteilung des TLB weiter heißt. Eine vollständige Schweißzelle für Validierungsversuche inklusive eines digitalen Zwillings steht bereit. Das Projekt wird mit rund 1,4 Mio. Euro durch die Validierungsförderung „VIP+“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Bis zum Abschluss der Validierungsphase im Juni 2026 soll das neuartige Verfahren marktreif für den Einsatz in der Automobilindustrie, Luftfahrt und dem Maschinenbau sein.
Fortschritte bei der Nachhaltigkeit
Neben der wirtschaftlichen Effizienz punktet der Steppwelder beim Thema Nachhaltigkeit: Der Prozess kommt ohne Zusatzwerkstoffe aus, erzeugt weder Rauch noch Spritzer und arbeitet mit minimalem Energieaufwand. Gleichzeitig ermöglicht er massive Gewichtseinsparungen bei komplexen Geometrien wie Batteriegehäusen oder Megacastings.
Die Technologie ist durch Patente in Deutschland und den USA (DE 102018111496 B4, US 11407606 B2) geschützt. Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH ist mit der wirtschaftlichen Verwertung beauftragt und bietet interessierten Unternehmen ab Juli 2026 Möglichkeiten zur Lizenzierung und Kooperation an.
