Akku-Schweissgerät: Mobil und effizient schweissen

Akku-Schweissgerät: Mobil und effizient schweissen
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Das akkubetriebene Schweißgerät AccuPocket ermöglicht das Elektrodenschweißen auch wenn kein Netzanschluss oder Generator verfügbar ist.
21.07.2015 | Ein akkubetriebenes, nur wenige Kilogramm leichtes Schweissgerät ist immer dann das Werkzeug der Wahl, wenn ein Netzanschluss fehlt oder nur schwer zugänglich ist. Doch ein Akku-Schweissgerät kann auch beim Betrieb am Stromnetz oder am Generator deutliche Vorteile bieten – wenn das Gerätekonzept die Akku-Unterstützung clever nutzt. Das Beispiel der AccuPocket von Fronius zeigt, was möglich ist.

Keine Steckdose in Reichweite! Das hat für den Schweisser bisher in der Regel das Schleppen von Kabeltrommeln und/oder grossen Stromgeneratoren zur Folge. Besonders ärgerlich ist, wenn der ganze Aufwand nur für einige Zentimeter Schweissnaht zu betreiben ist.

Damit ist es jetzt vorbei. Das erste Akku-betriebene Elektroden-Schweissgerät, das ohne Netzanschluss auskommen, ist auf den Markt gekommen. Und es ist so kompakt und leicht, dass es bequem auch über längere Distanzen getragen werden kann. Dank moderner Akku-Technik ist die neue Geräteklasse zudem so leistungsfähig, dass problemlos etwa achtzehn 2,5mm-Elektroden bzw. bis zu sechs 3,25mm-Elektroden mit einer einzigen Akku-Ladung verarbeitet werden können.

Daneben bietet der Akku aber zusätzlich besondere Eigenschaften, die, clever genutzt, Schweisseigenschaften ermöglichen, die sogar die herkömmlicher Geräte ohne Akku übertreffen.

In dem neuen Gerät kommen Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz, die sich durch eine hohe Energiedichte, eine lange Lebensdauer, eine geringer Selbstentladung sowie keinen Memory-Effekt auszeichnen. Doch Lithium-Ionen-Akku ist nicht gleich Lithium-Ionen-Akku. Konventionelle Akkumulatoren dieses Typs können prinzipbedingt ‚thermisch durchgehen‘ und in der Folge brennen oder sogar explodieren. Fronius hat sich daher bei dem von Grund auf neu konzipierten Akku-Schweissgerät AccuPocket für Lithium-Ionen-Akkus mit einer Kathode aus Eisenphosphat (LiFePO4) entschieden, da diese nicht entflammen und eine hohe (Eigen-) Sicherheit bieten. LiFePO4-Akkus liefern zudem sehr hohe Entladeströme und können in wenigen Minuten auf 90 Prozent ihrer Gesamtkapazität geladen werden – Eigenschaften, die gerade für das mobile Schweissen besonders vorteilhaft sind.

Bessere Zündeigenschaften, höhere Lichtbogenstabilität und -dynamik
Damit die für das mobile Schweissen besonders günstigen Eigenschaften der LiFePO4-Akkus auch voll zur Geltung kommen können, müssen Akku und Schweisselektronik allerdings perfekt zusammenspielen. Die Fronius Ingenieure haben deshalb AccuBoost entwickelt. Diese Ansteuerelektronik führt gegenüber herkömmlicher Invertertechnik zu spürbaren Verbesserungen bei den Zündeigenschaften, der Lichtbogenstabilität und -dynamik. So nutzt die Elektronik zum einen die hohen Ströme der Akkus, um ein Festkleben der Elektrode wirksam zu minimieren. Zum anderen macht sich AccuBoost die elektronisch erhöhte Ausgangsspannung des Akkus zu Nutze, um ein Abreissen des Lichtbogens verhindert.

Dank der intelligenten Elektronik lassen sich alle Elektrodenarten (rutil, basisch, Cel und Sonderelektroden) verschweissen. Als Grundwerkstoffe eignen sich Stahl, hochlegierte Stähle sowie Aluminium. Spezialfunktionen unterstützen den Schweisser. Ein perfektes Zündverhalten beim Verschweissen von CEL und rutilen Elektroden stellt beispielsweise eine Hotstart-Funktion sicher. Für basische Elektroden, die bei niedrigem Schweissstrom zünden, steht eine Softstart-Funktion zu Verfügung, die den Schweissstrom bei Schweissbeginn automatisch absenkt und so einen stabilen Lichtbogen garantiert. Auch an hilfreiche Funktionen für das TIG-Schweissen haben die Fronius Entwickler gedacht: So können Schweisser zum Beispiel mit TAC im selben Arbeitsschritt schweissen und heften. Ist TIG Comfort Stop aktiviert, wird der Schweissstrom durch ein definiertes Anheben des Schweissbrenners automatisch abgesenkt und so ein perfektes Schweissende erzielt.

Das übersichtliche Bedienfeld der AkkuPocket ermöglicht dabei eine stufenlose Einstellung der Schweissparameter (Schweissstrom, Dynamik, Hotstart,…). Eine digitale Anzeige erleichtert dabei die Justierung der Parameter.

Fest eingebauter, separater oder wechselbarer Akku?
Bei der AccuPocket ist der Akku integraler Bestandteil des Schweissgeräts. Das hat gleich mehrere Vorteile gegenüber einem Aufbau mit separatem Akku. Offensichtlich ist, dass das Handling bei einem in das Schweissgerät integrierten Akku einfacher ist. Es muss nur ein Gerät angeschafft, transportiert und gewartet werden. Das sonst erforderliche Verbindungskabel zwischen Akku-Pack und Schweissgerät einschliesslich der zugehörigen Anschlussstecker entfällt. Da zudem nur ein Gehäuse und nur eine Schaltung zur Strommessung erforderlich sind, werden weniger Bauteile benötigt. Das bedeutet geringeres Gewicht, niedrigere Investitionskosten und weniger potentielle Fehlerquellen und damit eine erhöhte Zuverlässigkeit.
Ist der Akku fest eingebaut, ist das Gerät zudem wesentlich robuster gegenüber Stoss und Vibrationen sowie gegenüber Kurzschluss. Ein fest eingebauter Akku kann zwar nur von einer qualifizierten Fachkraft ersetzt werden, in Verbindung mit einer optimal abgestimmten Ladetechnik lassen sich aber extrem kurze Ladezeiten realisieren, was die fehlende schnelle Wechselmöglichkeit durch den Schweisser in den allermeisten Anwendungsszenarien in den Hintergrund rücken lässt.

Hohe Verfügbarkeit durch massgeschneidertes Ladesystem
Benötigt das vollständige Laden eines leeren Akkus bei anderen derzeit auf den Markt kommenden Geräten mit einem separaten Akku-Pack drei Stunden, geht das bei der AccuPocket innerhalb einer halben Stunde. Möglich macht dies der zum Lieferumfang der AccuPocket gehörende ActiveCharger. Dieses nur 2 Kilogramm schwere, besonders robuste Ladegerät in Schutzart IP43S wurde von den beiden Fronius Sparten Perfect Charging und Perfect Welding in enger Zusammenarbeit speziell für den Einsatz mit der AccuPocket entwickelt. Es fusst auf der bewährten Active Inverter Technology, bietet verschiedene Betriebsarten (Normal-, Schnell-, Erhaltungsladung) und garantiert in Verbindung mit der intelligenten Überwachungselektronik des Akkus eine lange Lebensdauer des Energiespeichers.

Alle Betriebsarten können vom Akku profitieren
Im reinen Akkubetrieb reicht bei der AccuPocket die Kapazität des fortschrittlichen LiFePO4-Akkus von 400 Wh für das Schweissen einer 160 cm langen TIG-Schweissnaht (17 Minuten Schweisszeit bei 130 A) oder für 18 Elektroden mit 2,5 mm Durchmesser. Der Akku arbeitet dabei mit einer Nennspannung von 52,8 V und ist somit im Bereich der Schutzkleinspannung. Damit stehen der AccuPocket auch Einsatzbereiche mit erhöhter elektrischer Gefährdung offen, da durch den internen Aufbau sichergestellt ist, dass die Leerlaufspannung durchgängig weit unter dem zulässigen maximalen Wert von 113 VDC liegt. Auf das Verlegen langer Netzzuleitungen oder der Einsatz von Autotransformatoren kann daher in diesen Umgebungen verzichtet werden.

Netz- und Generatorbetrieb für grösseres Einsatzfeld
Fallen umfangreichere Schweissarbeiten an, lässt sich die AccuPocket über das Ladegerät auch an das Stromnetz oder einen Generator anschliessen und damit sein Einsatzfeld erweitern. Die im Akku gespeicherte Energie wird dabei von der intelligenten Schweisselektronik in der Schweisszeit zur Verfügung gestellt, damit unter allen Betriebsbedingungen (z.B. bei Netzspannungsschwankungen) ein konstanter Lichtbogen gewährleistet ist.

Gleichzeitig wird die Belastung des Generators oder Netzanschlusses reduziert. Es genügt daher im Generatorbetrieb ein 2kVA-Gerät (statt eines 8kVA-Generator bei herkömmlichen netzbetriebenen Kleininvertern). Das entlastet das Budget und erleichtert den mobilen Einsatz. Im Netzbetrieb wiederum wird durch die Pufferfunktion des Akkus das Versorgungsnetz weniger belastet und damit das lästige Auslösen des Leitungsschutzschalters auf Baustellen wirksam unterbunden. Darüber hinaus steht auch bei einem 100/120V-Netz der volle Schweissstrom von 150 A im TIG-Modus bzw. 140 A im MMA-Modus zur Verfügung.
Das schnelle Nachladen des Akkus in den Schweisspausen, z.B. während des Elektrodenwechsels, garantiert auch im Netz- und Generatorbetrieb eine hohe Verfügbarkeit der AccuPocket.

Fazit
AccuPocket ist das weltweit erste MMA-Schweisssystem, das speziell für den mobilen Einsatz entwickelt wurde und die positiven Eigenschaften eines fortschrittlichen Lithium-Ionen-Akkus in allen möglichen Betriebsarten – Akku-Betrieb, Generatorbetrieb, Hybridbetrieb – gewinnbringend einsetzt, um das Schweissen gegenüber rein netz- oder generatorbetriebenen Elektroden-Schweissgeräten zu vereinfachen und bessere Schweissergebnisse zu erzielen.

Dank AccuPocket lassen sich Schweissaufgaben wie Reparaturschweissungen im Hochgebirge, Montageaufträge auf freiem Feld oder Schweissarbeiten an exponierten Stellen ab sofort wesentlich schneller und kostengünstiger ausführen.
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