Lasergeschweisste Profile für Sensorgehäuse in Mautspuren
Ein in die Fahrbahn einer Mautspur eingelassener Sensor muss Verkehr, Wasser und Frost überstehen und dabei genau dort bleiben, wo er eingebaut wurde, denn die Messung hängt von seiner Position ab. Das Profil, das ihn aufnimmt, erfüllt daher zwei Aufgaben zugleich: Es schützt die Elektronik und positioniert sie. Für diese Anwendung fertigte Montanstahl einen monolithischen Querschnitt aus Edelstahl 304L durch Laserschweissen und hielt dabei einen zwingend vorgeschriebenen Innenspalt von 35,4 mm verzugsfrei über die gesamte Stablänge ein.
Einen Sensor schützen, ohne ihn zu bewegen
Lasergeschweisste Sonderprofile kommen immer häufiger in Infrastrukturanwendungen zum Einsatz, in denen Sensoren geschützt werden müssen, während ihre Position genau definiert bleibt. In diesem Fall wurde das Profil entwickelt, um Sensorelemente aufzunehmen, die in Schlitze im Fahrbahnbelag eingebaut werden, und sie unter anspruchsvollen Strassenbedingungen vor Verkehrslasten und Umwelteinflüssen abzuschirmen. Die Geometrie musste daher über die gesamte Länge des Profils eine strenge Formstabilität gewährleisten, denn schon ein minimaler Verzug würde die Ausrichtung des Sensors, die Genauigkeit seiner Messungen und die Leistung des Systems über die Zeit beeinträchtigen. Der Unterschied zu einem herkömmlichen Schutzgehäuse liegt darin, dass das Gehäuse Teil der Messkette ist; eine Toleranz, die bei einem Tragbauteil keine Rolle spielen würde, wird hier funktionsrelevant. Instrumentierte Strassen- und Bahninfrastruktur dieser Art ist ein wachsendes Feld im Bereich Bauwesen und Infrastruktur.
Ein Innenspalt, der sich nicht verändern darf
Vier Anforderungen bestimmten diesen Querschnitt. Bei der Breite des Profils war sehr hohe Präzision gefragt, da das Gehäuse in einem gefrästen Schlitz sitzt und sich wiederholgenau daran ausrichten muss. Der Innenspalt von 35,4 mm war zwingend vorgegeben und musste über die gesamte Länge verzugsfrei bleiben, denn dieser Freiraum nimmt das Sensorelement auf, und eine Verengung an irgendeiner Stelle des Stabs bedeutet, dass sich das Bauteil nicht einsetzen lässt oder nach dem Einbau unter Spannung steht. Die Formstabilität musste während der Fertigung sichergestellt werden, statt nachträglich korrigiert zu werden, denn das Richten eines dünnwandigen offenen Profils bringt genau die Abweichung zurück, die es beseitigen soll. Schliesslich verlangte der Kunde einen monolithischen Querschnitt, was herkömmliche Schweisslösungen ausschliesst, da eine geschweisste Baugruppe eine Wärmeeinflusszone, Zusatzwerkstoff und Eigenspannungen mitbringt, die noch lange nach dem Abkühlen auf die Geometrie einwirken.
Anwendungskontext
Angesichts der Toleranzen und der Forderung nach einem monolithischen Querschnitt wurde das Laserschweissen als geeignetster Fertigungsweg gewählt. Das Verfahren erzielt eine vollständige Durchschweissung in einer schmalen Naht, sodass sich der Querschnitt unter Last wie ein einziges Teil verhält, und der geringe Wärmeeintrag sorgt für ausgezeichnete Formstabilität mit minimalem Verzug während der Fertigung – genau das hält den inneren Freiraum von einem Stabende bis zum anderen konstant. Das fertige Profil erfüllte die Anforderung an den Innenspalt und bot zugleich die strukturelle Zuverlässigkeit, die für einen sicheren Einbau im Fahrbahnbelag nötig ist, wo das Gehäuse das Gewicht der darüberfahrenden Fahrzeuge aufnimmt. Edelstahl 304L widersteht Wasser, Tausalzen und Temperaturwechseln einer offenen Fahrbahn ohne Beschichtung, die sich abnutzen würde. Profile dieser Art werden als Sonderprofile nach Kundenzeichnung entwickelt, mit Massprüfungen im Rahmen des Qualitätsmanagements von Montanstahl; weitere Punkte behandeln die technischen Q&A.