Schweißinverter für die Automobilindustrie

Effiziente Wärmeabführung

Präzision ist in der Automobilindustrie unerlässlich. Für das Widerstandsschweißen haben sich hier Inverter mit Kondensatoren etabliert. Mit kompakten und sehr gut wärmeabführenden Elektrolytkondensatoren lässt sich eine hohe Leistungsfähigkeit mit vergleichsweise kostengünstiger Entwicklung erreichen.

HWH fertigt Schweißinverter, u.a. für namhafte Kunden aus der Automobilindustrie. (Bild: Harms & Wende Hamburg GmbH & Co. KG (HWH))

Harms & Wende (HWH) hat sich auf das Feld der Widerstandsschweißtechnik und der Qualitätssicherung bei diesem Schweißverfahren spezialisiert und entwickelt maßgeschneiderte Lösungen für verschiedene Branchen. Die Produkte des Unternehmens werden u.a. in der Automobilindustrie eingesetzt. Vor allem im Karosserierohbau gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, z.B. um präzise Schweißpunkte in der Produktion von Karosserieteilen für Fahrzeuge zu setzen. Dafür werden die GeniusHWI-Inverter als Stromquellen und Prozesssteuerungen eingesetzt, die sich für Punktschweißungen im Karosserierohbau eignen. HWH bietet hierfür Inverter verschiedener Leistungsklassen an, die auf die jeweilige Blechdichtenkombination abgestimmt sind. In der Fahrzeugproduktion muss jedes Teil stimmen. Um die hohen Anforderungen seiner Kunden aus der Automobilbranche zu erfüllen, unterliegen die Produkte, und damit deren sämtliche Bauteile, strengen Qualitätsvorgaben. Die Kondensatoren, die das Unternehmen für seine Schweißinverter einsetzt, stammen seit mehr als 20 Jahren vom Unternehmen FTCAP, das Kondensatoren herstellt und entwickelt.

Angepasste Kondensatoren

„Unsere Partnerschaft mit HWH reicht bis in die 1990er-Jahre zurück. Wir haben von Anfang an unsere Kondensatoren an die Produkte von HWH angepasst – das hat schon damals die Verantwortlichen überzeugt“, erläutert Peter Fischer, FTCAP. Denn die Einbausituation in den Invertern ist oft anspruchsvoll. Darum entwickelte FTCAP gleich zu Beginn der Zusammenarbeit eine spezielle Bauform für HWH, bei der zwei Kondensatoren zu einem Paket zusammengefügt wurden, um die Montage deutlich zu vereinfachen. Mit den im Laufe der Jahre wachsenden Anforderungen an die Schweißstromquellen wurden auch die Kondensatoren angepasst: Für die jüngste Generation der Inverter war eine möglichst kompakte Bauform gefragt. Dabei sollten die idealen Kondensatoren gleichzeitig eine hohe Spannungsfestigkeit und ebenso einen kleinen inneren Verlustwiderstand (ESR) aufweisen. Das war erforderlich, damit bei den hohen Stromlasten beim Widerstandsschweißen so wenig Verlustwärme wie möglich entsteht.

Kompakte Bauform, gute Wärmeabfuhr

FTCAP fand eine passende Lösung, die die verschiedenen Punkte der Anforderungsliste von HWH erfüllte: Weil es bei den Invertern auf hohe Kapazität bei gleichzeitig geringen Wärmeverlusten ankam, empfahl das Team Kondensatoren der GW-Baureihe. Diese sind effizient konzipiert, sodass sich trotz ihrer sehr kompakten Bauform eine hohe Leistungsfähigkeit realisieren lässt. Durch ihren optimierten internen Aufbau wird ein hohes CV-Produkt (Kapazitäts-Spannungsprodukt) erreicht. Das hat den Vorteil, dass bei einer Strombelastung von Anfang an die Verlustleistung niedrig gehalten wird. Zusätzlich wurde durch spezielle Wickelaufbauten eine geschickte Kontaktierung an den Deckel vorgenommen, sodass die Wärme bestmöglich an den Becher abgeleitet wird. „Das Besondere an der Bauform der GW-Kondensatoren ist jedoch ihre spezielle patentierte Bodenstruktur, über die sich die dennoch entstehende Wärme an einen Kühlkörper ableiten lässt“, erläutert Fischer. Die Stufenform bewirkt, dass der Boden trotz des darin befindlichen Schrumpfschlauchs plan ist und sich somit besonders gut mittels Wärmepad auf einem Kühlkörper montieren lässt. Dabei werden Lufteinschlüsse vermindert, die zu einer schlechteren Wärmeabfuhr aus dem Kondensator auf den Kühlkörper führen würden. So kann trotz der kompakten Bauform eine große Last verarbeitet werden. Eine positive Mitentwicklung ergab sich dadurch, dass das Pad und die Montage mit einer Ringschelle den Kondensator gegen den Kühlkörper elektrisch isoliert. Damit wird eine große Kriechstrecke bereitgestellt, über die Fehlerströme gegen Erde abfließen. „Da durch die spezielle Bauform sowohl Platz als auch Kühlleistung eingespart wird, senkt das natürlich insgesamt auch die Kosten – und erfüllt damit einen weiteren Punkt auf unserer Anforderungsliste“, unterstreicht Ralf Bothfeld, Geschäftsführer HWH. „Der Elektrolytkondensator, der besonders effizient Wärme abführt, zählt seit zehn Jahren zu unseren Erfolgsprodukten. Die Modelle der jüngsten Generation sind in einem größeren Temperaturbereich bis 125°C bis 100V einsetzbar. Das erweitert auch den Anwendungsbereich und kommt vielen unserer Kunden sehr entgegen“, so Dr. Thomas Ebel, FTCAP.

Inverter der Genius HWI-Baureihe mit Kondensatoren von FTCAP für Leistungsbereiche von 30 bis 360kVA (Bild: FTCAP GmbH)

Beschleunigte Produktentwicklung

Die ständige Weiterentwicklung der Produkte in enger Abstimmung auf die Anforderungen der Kunden weiß man auch bei HWH sehr zu schätzen, wo man mit der jahrzehntelangen partnerschaftlichen Zusammenarbeit sehr zufrieden ist. Dabei ist es von Vorteil, dass der Kondensatorenhersteller in Deutschland ansässig ist und nach wie vor hier produziert. „Das vereinfacht unsere Kommunikation erheblich und erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit. Erforderliche Muster werden bei FTCAP schnell realisiert – was natürlich insgesamt auch die Entwicklung neuer Produkte beschleunigt“, unterstreicht Ralf Bothfeld, HWH, abschließend. Und so setzt man bei HWH auch zukünftig auf in Deutschland produzierte Kondensatoren.