Leicht abgerundete Kanten verhindern Verletzungen

Dipl.-Ing. Peter Springfeld ist freier Fachjournalist in Berlin

Um Energieverteilanlagen aus Rohrleitungsmodulen rationell installieren zu können, müssen alle Komponenten präzise gefertigt werden, damit sie auf der Baustelle nahtlos aneinander passen. Dies bedingt eine nicht minder präzise Fertigungsvorbereitung.

„Mit Hilfe effizienter Computerprogramme projektieren wir die einzelnen Module einer Versorgungsanlage in der realen 3D-Welt der vermessenen Räume“, erläutert Kurt Kirpal, Geschäftsführender Gesellschafter der KET Energietechnik GmbH Anlagenbau & Co. KG, Wermsdorf. „Mit der 3D-CAD/CAM-Methode lassen sich modulare Anlagen so planen und vorfertigen, dass sie optimal in die vorgesehenen Räume passen und gut zu bedienen sind.“

Um die erforderlichen Teile in einem durchgängigen computergestützten Prozess konstruieren und fertigen zu können, konzipierte Kirpal gemeinsam mit der Severt Maschinenbau GmbH + Co. OHG, Vreden, eine roboterisierte Schneid-, Schweiß- und Markieranlage. Er beauftragte das Unternehmen, die Anlage zu konstruieren, zu bauen und in Betrieb zu nehmen. Dabei gab er vor, dass die Rohre mit einem Feinstrahl-Plasmaschneidsystem des Typs Hifocus 160i der Kjellberg Finsterwalde Elektroden & Maschinen GmbH, Finsterwalde, zu bearbeiten sein sollten. „Das Feinstrahl-Plasmaschneiden ist hierfür bestens geeignet“, begründet Kirpal. „Es liefert metallisch blanke, grat- und bartfreie Schnittflächen. Außerdem ergeben sich Schnitte mit sehr geringer Rautiefe, und die Rechtwinkligkeits- und Neigungstoleranz ist minimal.“ Die Präzision der Schnittführung liegt im Toleranzbereich von ± 0,2 mm, was dem Laserschneiden sehr nahe kommt.

Für die Weiterverarbeitung der geschnittenen Rohrsegmente bedeutet insbesondere die Grat- und Bartfreiheit, die sogar in leicht abgerundeten Schnittkanten gipfelt, ein verletzungsfreies Handling. Ein weitereres Plus: Rohre mit kleineren Wanddicken lassen sich ohne Schweißnahtvorbereitung sofort fügen. Rohre mit großen Wanddicken werden mit der Plasmaschneideinheit angefast.

Neben signifikanten Unterschieden bei den Investitionskosten liegen die Schnittmeterkosten beim Plasmaschneiden mit dem Hifocus-System deutlich unter denen des Laserschneidens: Bereits bei herkömmlichen, bis zu 8 mm dicken Baustählen sollen sich Kostenvorteile von 20 bis 30 % ergeben. Diese wachsen mit der Materialdicke. Die Kostenschere geht jedoch vor allem bei Leichtmetall und hochlegiertem Stahl weit auseinander: „Während die Schnittmeterkosten beim Plasmaschneiden moderat linear steigen, wachsen sie beim Laserschneiden exponential und erreichen bei Dicken ab acht Millimeter etwa den fünffachen Betrag“, weiß Kirpal.

Die automatische Schneid-, Schweiß- und Markieranlage besitzt zwei nach oben und nach vorn offene Arbeitskabinen, die von einem Roboter der ABB Robotics GmbH, Friedberg, bedient werden. Der Roboter führt sämtliche Schneid- und Schweißbrenner. Er ist über Kopf an einem C-Portal angebracht, das sich auf einer 8 m langen Verfahranlage gemäß des vorgegebenen Programms von einer zur anderen Kabine bewegt. In beiden kann geschnitten, geschweißt und markiert werden. Obwohl sich im Endergebnis alle Toleranzen addieren, bietet die Anlage eine hohe Führungsgenauigkeit. Die Toleranz liegt innerhalb von ± 0,2 bis 0,3 mm.

Das Plasmaschneidsystem trennt und markiert Baustähle, legierte Stähle, Aluminium und andere elektrisch leitende Werkstoffe im Dickenbereich zwischen 0,5 und 50 mm. Es eignet sich nicht nur für Rohre, sondern auch für Profile und Tafelmaterial. Derzeit ist die Anlage für Rohre im Bereich zwischen DN 65 und DN 500 ausgelegt. Sie kann jedoch so aufgerüstet werden, dass auch Rohre mit Durchmessern bis 1000 mm zu verarbeiten sind.

Der erste Schritt zur Fertigung exakt passender Rohrleitungsmodule ist das präzise Schneiden der Rohre. Die mit dem Laserschnitt vergleichbare Qualität ist ein Ergebnis des Zusammenwirkens innovativer Soft-Switch-Invertertechnik mit der neu entwickelten Brennertechnik Percut 160 und 170 sowie der ebenfalls neuen, automatisch arbeitenden Gaskonsole Flowcontrol.

Bei der Soft-Switch-Invertertechnik handelt es sich um eine primärgetaktete elektronische Stromquelle, die einen Arbeitsbereich von 4 bis 160 A bietet. Damit kann mit demselben Brenner plasmageschnitten, gekörnt und markiert werden.

Bei der automatischen Gaskonsole Flowcontrol soll es sich um eine Weltneuheit handeln. „Diese Technik ist ein großer Schritt in Richtung einer bisher für das Plasmaschneiden nicht gekannten, laserähnlichen Schnittqualität bei gleichzeitig höherer Schneidgeschwindigkeit“, betont Dr. Erich Wilde, Vertriebsleiter bei Kjellberg Finsterwalde. Die Gase, die zum Schneiden und Markieren erforderlich sind, werden durch Eingabe des zu bearbeitenden Materials, der Wanddicke und des eingesetzten Verfahrens automatisch dem Plasmabrenner zugeführt. Kjellberg Finsterwalde hat für diese Angaben optimierte Schneidprozesse ermittelt und in der Steuerung abgelegt, so dass sie stets für den automatischen Ablauf zur Verfügung stehen.

Zu den zu optimierenden Schneidparametern gehört neben der Vorschubgeschwindigkeit des Brenners und der Stromstärke der Stromquelle auch die Zusammensetzung der Plasmaschneid- und Wirbelgase. „Mit der automatischen Gaskonsole Flowcontrol ist es erstmals möglich, exakt reproduzierbare, optimierte Gasgemische im Schneidprozess zu erzeugen und damit ein jederzeit wiederholbares, qualitativ hochwertiges Schneidergebnis sicherzustellen“, hebt der Vertriebsleiter hervor.

Sowohl das Schneiden als auch das Markieren und Schweißen übernimmt der Roboter als Führungsmaschine. Damit er an jeder Stelle auf alle Werkzeuge zurückgreifen kann, wurde auch das automatische Brennerwechselsystem am Portalkopf installiert. In diesem System befinden sich der Plasmaschneidbrenner sowie ein MAG- und ein WIG-Schweißbrenner.

Die roboterisierte Schneid-, Schweiß- und Markieranlage erschließt Rationalisierungseffekte in zwei Richtungen: Durch die Produktion einbaufertiger Module lässt sich die Montage rohrleitungsgebundener Energieverteilersysteme in einem bislang nicht bekannten Umfang vereinfachen, und die hierzu erforderliche automatisierte Fertigung macht die Produktionsprozesse wesentlich effizienter. Dies wird ergänzt durch die qualitativ hochwertige Ausführung der Rohrleitungen. Der Praxisbeweis: Mit der Anlage von KET Energietechnik wurde bereits das Versorgungssystem der Endmontagehalle im BMW-Werk Leipzig zur vollen Zufriedenheit des Auftraggebers erstellt.