Rohrbiegetechnologie - Ressourceneffizienz im Schiff- und Anlagenbau

(industrietreff) - Themen wie Nachhaltigkeit und Green Technology werden seit einigen Jahren in den Medien diskutiert oder dienen als beliebte Aufhänger für Unternehmensmeldungen. Gleichwohl ist die Realität in der Industrie noch immer nicht konsequent nachhaltig, denn den Großteil des Bruttoproduktionswertes wenden produzierende Unternehmen für Material auf. Berechnungen des Statistischen Bundesamts zufolge sind das durchschnittlich 45 Prozent. Damit ergibt sich ein großes Einsparpotenzial in Bezug sowohl auf die Nachhaltigkeit als auch die Betriebskosten von Unternehmen. Angesichts steigender Kosten für Rohstoffe und Energie ist eines sicher: Wer wettbewerbsfähig bleiben will, muss besonders schonend mit Ressourcen umgehen, Produktionsabläufe straffen und somit die Effizienz steigern. Auch die Ressource Mensch sollte in diesem Zusammenhang umfassend berücksichtigt werden, denn bedienerfreundliche und sichere Produktionsprozesse leisten einen wesentlichen Beitrag zur Wirtschaftlichkeit von Betrieben.

Zeit und Kosten im Blick behalten

Im Schiff- und Anlagenbau werden kilometerlange Rohrleitungen aus den verschiedensten Materialien und mit variablen Durchmessern und Nennweiten verarbeitet. Deshalb ist bei Rohrbiegemaschinen höchste Flexibilität gefragt. "Zeit- und Kostenersparnisse werden beispielsweise erreicht, indem man das Verschweißen von Rohren vermeidet", erläutert Jürgen Korte, Vertriebsleiter beim Biegemaschinenhersteller Schwarze-Robitec GmbH. "Mehrrillige CNC-Rohrbiegemaschinen haben sich in diesem Zusammenhang bewährt. Sie verfügen über Mehrfachbiegewerkzeuge, mit deren Hilfe Rohre mit unterschiedlichen Nennweiten ohne Umbauarbeiten auf einer Anlage gebogen werden können. Durch die minimierten Rüstzeiten steigt die Produktivität massiv an. Ein Vorteil, den internationale Werften und Anlagenbauer in den vergangenen Jahren für sich genutzt haben: Der Kölner Biegemaschinenhersteller Schwarze-Robitec hat die Branche international mit den mehrrilligen CNC-Rohrkaltbiegemaschinen in den unterschiedlichsten Baugrößen beliefert. Eine solche Anlage ist die CNC 220 HD MW der Heavy-Duty-Serie von Schwarze-Robitec. Die Rohr- und Profilkaltbiegemaschine mit 32 Tonnen Gesamtgewicht bearbeitet Rohre mit einem maximalen Durchmesser von 219,1 x 12,7 Millimetern - und das bei einer Rohrlänge von bis zu sechs Metern. Trotz ihrer Größe ist die Anlage außergewöhnlich flexibel im Handling: Mithilfe des Mehrfachwerkzeugs können bis zu 70 Prozent der Rüstzeiten marktüblicher Anlagen eingespart werden. Dabei ist es möglich, Rohre aus unterschiedlichen Werkstoffen wie Stahl, Kupfer-Nickel-Eisen-Legierungen und rostfreiem Stahl auf einem Werkzeug zu bearbeiten. Gleichzeitig können dünnwandige und dickwandige Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern gebogen werden. Mit diesem cleveren Werkzeugkonzept haben Anwender unterschiedlichste Werkstoffnormen und Rohrgeometrien im Griff. Die Rüstzeiten zwischen den verschiedenen Varianten sind minimal, ein Umbau der Anlage ist nicht nötig. Ein weiteres Zeitsparplus der CNC 220 HD MW ist, dass die unterschiedlichen Produktionsdaten im Steuerungssystem gespeichert sind und bei Bedarf nicht neu eingegeben werden müssen. "Dass dieses Anlagenkonzept den Anwendern große wirtschaftliche Vorteile garantiert, liegt auf der Hand", so Korte. "Die kurzen Rüstzeiten sorgen dafür, dass die Stillstandzeiten kurz und die Auslastung der Maschine hoch bleibt. Folglich kann auch der Markterfolg der CNC 220 HD MW nicht überraschen: "Rund 50-mal hat Schwarze-Robitec den Maschinentyp an Kunden aus dem Schiffsbau, der chemischen Industrie und dem Kraftwerksbau schon verkauft," berichtet Korte.

Zeitsparende Details

Die Fertigung komplexer dreidimensionaler Rohrsysteme wird insbesondere dadurch kostenintensiv, dass eine Vielzahl von Produktionsschritten notwendig ist. Oftmals birgt jeder einzelne Schritt Optimierungspotenzial in puncto Zeit. Jürgen Korte nennt ein Beispiel: "Um dreidimensionale Rohrsysteme herzustellen, werden einzelne gebogene Rohrstücke üblicherweise miteinander verschweißt und die Schweißnähte anschließend geprüft. Das Prüfen ist ein solcher zeitintensiver Arbeitsschritt, den wir mit unseren automatischen CNC-Maschinen der HD-Serie abgeschafft haben." Dabei wird das Rohr in den Wendekopf eingespannt und mittels Transporteinheit und Wendekopf im Raum positioniert. Nach dem ersten Bogen wird es direkt weitertransportiert und nach Bedarf verdreht. So entstehen sehr schnell dreidimensionale Rohrsysteme ohne ein Übermaß an Schweißnähten. Die Rohre können passgenau an die Baustelle geliefert werden. Der Einsatz von Flanschrohren im Schiff- und Anlagenbau verursacht in der Umformung ebenfalls zusätzliche Bearbeitungsschritte, so beispielsweise das nachträgliche Beflanschen von fertigen Rohrbögen. Abhilfe schaffen hier Flanschrohreinrichtungen, welche die Flansch- und Muffenpositionen vor dem Biegeprozess berücksichtigen. Somit können bereits beflanschte Rohre wirtschaftlich gebogen werden. Die Heavy-Duty-Anlagen des Kölner Biegespezialisten sind für das Umformen von Doppelwandrohren und von beflanschten Rohren ausgelegt. Diese können nach dem Biegen einbaufertig in bestehende Systeme implementiert werden. Ein weiterer "Zeitsparer" sind Markierungseinrichtungen, die die Stellen am Rohr kennzeichnen, an denen nach dem Biegen beispielsweise Anschweißungen oder Bypässe vorgenommen werden sollen. Auf diese Weise entlastet die Einrichtung den Bediener. Dieser muss nun keine zeitintensiven Berechnungen zum nachträglichen Ermitteln der entsprechenden Punkte am gebogenen Rohr mehr vornehmen.

Reduzierter Materialeinsatz

Rohrverläufe in Schiffen sowie in Offshore- und chemischen Anlagen bieten ein großes Potenzial an Materialersparnissen, denn die langen Strecken Rohr verursachen erhebliche Materialkosten. Die in der Branche eingesetzten Rohrwerkstoffe sind zudem sehr hochwertig und müssen effizient verbaut werden. Eine Möglichkeit stellen kleine Biegeradien dar. Sie optimieren Rohrverläufe bei engen Platzverhältnissen enorm und verursachen weniger Materialeinsatz. Die CNC 320 HD von Schwarze-Robitec fertigt beispielsweise extrem kleine Biegeradien von 1,5 x Rohrdurchmesser selbst für große, sehr dünnwandige Rohre mit einem Durchmesser von bis zu 323,9 Millimetern. Ähnlich enge Radien bei derart großen Rohren werden sonst nur mit viel langsameren und aufwendigeren Warmbiegeprozessen oder Einschweißbögen erreicht. Wer materialeffizient fertigen will, ist darüber hinaus darauf bedacht, Rohrrestlängen zu vermeiden. Maschinenerweiterungen wie die Rohrrestlängenoptimierung von Schwarze-Robitec funktionieren wie "Kostenbremsen". Ein zusätzliches Einsparpotenzial in puncto Material birgt die Dosierung von Schmierstoffen. Diese wirken den bei der Kaltumformung auftretenden hohen tribologischen Belastungen auf Werkzeug und Werkstück entgegen. Bei den meisten Schmierverfahren werden die Schmiermittel in großen Mengen in das zu biegende Rohr eingebracht. Um die fertig gebogenen Rohre nach der Umformung von Schmierstoffen zu befreien, müssen sie normalerweise einer aufwendigen Reinigung unterzogen werden, bei der weitere Chemikalien zum Einsatz kommen. Einen weitaus niedrigeren Verbrauch erreichen automatische Schmiersysteme. Mithilfe von Druckluft benetzen sie lediglich Biegedorn-Oberfläche und Rohrinnenwand. Durch diese optimale Dosierung werden sowohl die Kosten als auch der Aufwand für die nachträgliche Reinigung von Rohr und Maschine erheblich reduziert. Die Mikroschmierung des Kölner Biegespezialisten funktioniert nach diesem Prinzip: Die Leitungen für Öl und Druckluft verlaufen durch die Dornstange bis zum Dorn. Dort wird das Öl durch die Druckluft verteilt. Während des Biegeprozesses tritt es durch kleine Bohrungen aus dem Dorn aus. Auf diese Weise kombiniert das System eine bedarfsgerechte Schmierung mit minimalem Schmiermittelverbrauch.

Präzision und Qualitätsprüfung in einem Arbeitsschritt

Ein hohes Maß an Präzision vermeidet unnötigen Verschnitt teurer Materialien. "Idealerweise werden die Rohre bereits während des Umformprozesses geprüft und das Ergebnis bei Bedarf korrigiert. Das optional integrierbare Messsystem von Schwarze-Robitec ermittelt direkt nach dem Biegen eines Rohres den Rückfederungswert, aus dem die CNC-Steuerung der Rohrbiegemaschine den erforderlichen Nachbiegewinkel errechnet", erklärt Jürgen Korte. Das Nachbiegen erfolgt sofort im Anschluss - auf Wunsch vollautomatisch oder nach Freigabe durch den Maschinenbediener. Das Ergebnis überzeugt: Die Biegung ist bis auf einen halben Grad Abweichung präzise ausgeführt und nahezu jedes Bauteil ist ein verwertbares Gutteil. Der komplette Prozess beansprucht durchschnittlich nur wenige Sekunden pro Werkstück. Dem stehen rund drei bis fünf Minuten gegenüber, die das Messen und Richten auf konventionellem Weg fordert. Auch der Bediener profitiert vom integrierten Messsystem: Stellte das bislang manuelle Berechnen eine erhöhte Fehlerquelle dar und kostete den Bediener Zeit, werden die Arbeitsschritte nun erheblich vereinfacht. An dieser Stelle zeigt sich, dass bedienerfreundliche und sichere Produktionsprozesse wichtige Faktoren sind, wenn es um die Wirtschaftlichkeit im Schiff- und Anlagenbau geht. Entfallen Arbeitsschritte wie Maschinenumrüstung oder das Prüfen der Rohre auf separaten Anlagen, werden die Bediener zum einen körperlich entlastet, zum anderen führt es zu einem höheren Maß an Arbeitssicherheit.

Von Lösungen für Zeiteffizienz über Konzepte zur Materialersparnis bis hin zu arbeitserleichternden Extras: Sie alle gilt es zu berücksichtigen, wenn Produktionsprozesse wirtschaftlich und nachhaltig gestaltet werden sollen. Nicht zuletzt können sich zukunftsorientierte Unternehmen durch den Einsatz entsprechender Technologien vom Wettbewerb abheben.

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Datum: 01.12.2015 - 20:05 Uhr
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