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[ S C H W E I S S E N ] XXL ist kein Problem mehr Einige Kunden äußern die Notwendigkeit, Produkte mit außergewöhnlichen Größen und Abmessungen einwandfrei und schnell gestalten zu können. Insbesondere in einigen Bereichen werden Bleche mit entschieden „extra large“ Abmessungen gefordert, die im normalen Handel keineswegs günstig bzw. schnell auffindbar sind oder, die im Falle der größeren Abmessungen absolut nicht existieren. Dazu kommt auch noch das Problem der genauen Maßhaltigkeit, die bei steigenden Abmessungen der Formate immer schwieriger wird; wegen der bekannten mechanischen Probleme, die in den Walzsystemen implizit sind, wird es bei zunehmender Breite des Formats erforderlich, die Toleranz bei der Dicke zu erhöhen, mit folgenden, selbstverständlichen, Problemen bei einigen Anwendungen. Sprechen wir zum Beispiel über Bereiche, wie der des Transports auf der Straße oder auf Schienen, für den abriebbeständige Blechprofile oder auch Blechprofile für LKWs mit Kipp-Pritsche, sowie große, auch tiefgezogene Bleche für die Herstellung von Seitenwänden und Dächern für die Waggons von Stadt- und Überlandverkehrszügen oder U-Bahnen gefordert werden. Es wer- Eine der wesentlichen Neuheiten, die mit der den auch hochwiderstandsfähige Profile für Arme und neuen Maschine eingeführt wurden, betrifft die Herstellung von Fahrzeugen, Geräten mit Haken und Schaufeln von Baggern oder Komponenten für die Prozessüberwachungsmethoden und die den Autobahnen oder Profile für den Brückenbau ge- Containern aus hochfesten Stählen, Schildbrücken über Zertifizierung des fordert. Das Anwendungsspektrum der großformatigen Produkte Fertigproduktes. ist so breit wie das Industriepanorama selbst. Bereits seit einigen Jahren hat sich TTM mit dem Problem auseinandergesetzt und dieses mit der Realisierung der sowohl in vollautomatisierter Version als auch als halbautomatische Ausführung bei einigen Kunden sich schon in Betrieb befindlichen TS4.20 gelöst und ab Mai wird offiziell die neue TS5.12 vorgestellt, die aus den vorhergehenden Erfahrungen das Konzept der Laserschweißung ohne Schweißgut übernimmt, mit dem sie die Möglichkeit verbindet, noch günstigere Rohstoffe zu verwenden. Die neue Maschine ermöglicht es nämlich, „Platten“ zu schweißen, die aus Coils stammen, d.h. die noch nicht allen notwendigen Bearbeitungen unterzogen wurden, um die klassischen, handelsüblichen Blechformate zu erhalten. Die neue TS5.12 hat daher als Ziel, „Streifen“ des Materials in Längsrichtung zu verschweißen, um das Großformat gemäß gezielten Abmessungen und Widerstandsspezifikationen herzustellen. 100 μm um zu Schneiden und 200 μm um zu Schweißen Auf dieser neuen Anlage wurde von TTM zum allerersten Mal eine Faserlaserquelle von IPG Photonics zu 5.000 W eingesetzt. Die Entscheidung, die CO2-Quelle zu ersetzen, stammt von Tests und eingehenden technischen Analysen. Es wurde festgestellt, dass die Anwendung dieser neuen Technologie eine bedeutende Steigerung der Geschwindigkeit während der Vorbereitungsphasen der zu verschweißenden Kanten gewährleistet, mit konsequenter Reduzierung der Zykluszeiten, aber vor allem hat diese es ermöglicht, eine Maschinenstruktur mit zwei Laserköpfen zu realisieren, von denen einer für die Tätigkeiten des Schneidens/Besäumens spezialisiert und der andere hingegen gezielt für die Schweißtätigkeiten entwickelt ist. Jeder der beiden Köpfe erhält den Leistungslaserstrahl direkt von einem bereits in der Quelle im festen Zustand integrierten Beam-Splitter. Die Übertragung des Strahls von der Quelle zu den Köpfen ist zwei IPGs mit einem Core-Durchmesser von 100 μm für den Schneidkopf und von 200 μm für den Schweißkopf überlassen. Es wurde die Möglichkeit vorgesehen, eine dritte Faser zu 300 μm für eventuelle weitere Tests über das Schweißen von Aluminiumblechen oder -Profilen hinzuzufügen. Besondere Aufmerksamkeit wurde der Konstruktion eines sowohl beim Schneiden als auch im Falle der Schweißung anzuwendenden Kontrollsystems der Fokaldistanz gewidmet. Beim Schneidkopf entschied man sich für den Einsatz eines kapazitiven Sensors. Die Rückkopplung erfolgt mittels eines Kontrollrings, der lokal die Daten vom Sensor sammelt, diese mittels des Netzes mit optischer Faser an die zentrale CNC-Steuerung übermittelt, die in Echtzeit auf die senkrechte Achse einwirkt, die den Schneidkopf trägt, und somit einen konstanten Abstand vom zu schneidenden Material garantiert. Angesichts der technologischen Unmöglichkeit, mit dem kapazitiven Sensor beim Schweißkopf arbeiten zu können, hat TTM ein alternatives System entwickelt, das in der Lage ist, die Funktionalität dieses Systems gänzlich zu ersetzen. Dies wurde durch die Realisierung eines beweglichen Schlittens möglich, der mit einem digitalen magnetostriktiven linearen Messwandler verbunden ist, der in der Lage ist, eine Genauigkeit im Bereich des Tausendstel von Millimeter zu bieten. Dieser Schlitten hat die doppelte Funktion, die Berührung zwischen dem Sensor und dem Blech zu garantieren und einen Kanal für die Zufuhr des Schutzgases für die Schweißung zu liefern. Die Kontrolle wird vom gleichen Softwarealgorithmus garantiert, der beim Schneidkopf verwendet wird und für diesen realisiert wurde. Die Genauigkeit des Sensors und die Reaktionsgeschwindigkeit der CNC-Steuerung garantieren die Möglichkeit, eine präzise Kontrolle des Fokus im Inneren des Materials während der Schweißung zu erhalten. Unterschiedliche Breite, unterschiedliches Material und unterschiedliche Dicke Die Grundidee hinter diesem Maschinenkonzept ist, noch breitere Formate als die zu realisieren, die mit den vorhergehenden Ausführungen realisierbar waren. Die TS5.12 gestattet nämlich die Realisierung von Platten mit einer maximalen Breite bis zu 5.000 mm und einer Länge von 12 m. Die Maschine beschränkt sich nicht nur auf das Verschweißen von Platten gleicher Abmessung, sondern gestattet es, mühelos Streifen unterschiedlicher Breite, unterschiedlicher Materialien und sogar unterschiedlicher Dicke zu vereinen; dies, um tatsächlich die Herstellung einer Platte nach Maß zu ermöglichen, wobei das Gewicht im höchsten Maße beschränkt wird und die Widerstandseigenschaften des Fertigproduktes erhöht werden. Auch dieser letzte ist nämlich ein bedeutender Aspekt, vor allem im Bereich des Transports, wo sich der immer stärkere Trend gerade auf die Gewichtsreduzierung richtet, die einer Verbrauchsreduzierung entspricht, gekoppelt mit der Steigerung der Widerstandseigenschaft, die notwendig ist, um das Thema der Hochgeschwindigkeit im Eisenbahnsektor in Angriff zu nehmen. Die TS5.12 gestattet es daher, Streifen mit einer Mindestbreite von 600 mm und einer maximalen Breite 2 TTM - TUBE TECH MACHINERY
von 2.500 mm automatisch zuzuführen und diese untereinander zu verschweißen, bis man die Platte der geplanten Abmessung erhalten hat. Ein fertiges und garantiertes Produkt Eine der mit der neuen Maschine eingeführten wesentlichen Neuheiten betrifft die Methoden zur Prozessüberwachung und die der Zertifizierung des Fertigproduktes. Eines der wiederkehrenden Probleme bei diesen Produkten betrifft gerade die Qualität der Schweißnaht. TTM hat in dieser Richtung eine wichtige Arbeit geleistet und, dank auch des mechanischen Konzepts, das die Anwendung von zwei Laserköpfen vorsieht, bietet die TS5.12 zum ersten Mal Überwachungssysteme des Schweißprozesses an, gekoppelt mit einer nicht zerstörenden Kontrolle, die das Produkt auf sichere und garantierte Weise zertifiziert. In Zusammenarbeit mit der Ingenieurfakultät der Universität von Brescia wurde ein Überwachungssystem des Schweißbades in Echtzeit entwickelt. Die Maschine sieht nämlich auf dem Schweißkopf die Anwendung einer Videokamera mit einem visuellen System vor, das andauernd die Form und die Farbe des Bades erfasst und diese mit einer Reihe von Daten vergleicht, die in einer Datenbank zusammengefasst sind, und moduliert über die CNC-Steuerung die betreffenden Parameter, um zu gewährleisten, dass die Schweißnaht ständig die korrekten Formen, Abmessungen und Farben respektiert. Diese ständige Modulation der Parameter gestattet die Realisierung einer konformen Schweißnaht und mit einer konstanten Qualität. In einigen Fällen und für spezifische Bereiche ist dies allerdings noch nicht ausreichend. Vielen Kunden wird oft eine Zertifizierung des Produktes abverlangt und aus diesem Grund müssen die verschweißten Bleche nach dem Verschweißen und außerhalb der Maschine nicht zerstörenden Kontrollen (NDT) unterzogen werden, mit offensichtlichen Handlingproblemen und demzufolge mit Zeitverlust und zusätzlichen Kosten. TTM hat daher auf den Maschinen ein Kontrollsystem mit Ultraschall (US) eingeführt, das, wenn gefordert, sobald die Maschine ihren Schweißzyklus beendet hat, die gesamte Schweißnaht ab scannt und dabei die Parameter in einer Datei aufzeichnet, die dann zusammen mit dem verschweißten Blech übergeben werden kann und somit dessen Qualität zertifiziert. Es ist daher offensichtlich, dass man dank der Einführung dieser beiden Kontrollsysteme des Prozesses direkt auf der Maschine garantiert, dass die Schweißnaht konform ist, mit der Möglichkeit, falls unvorhergesehene Faktoren eine Nichtkonformität verursacht haben sollten, das Blech sofort überarbeiten zu können und den Besäumungsund Schweißprozess zu wiederholen, um ein fertiges und garantiertes Produkt liefern zu können. Das Teil direkt auf der Maschine fertig bearbeiten TTM ist allerdings eine dynamische Firma und arbeitet bereits an der Weiterentwicklung dieses Schweißsystems. In einigen Bereichen wächst nämlich die Notwendigkeit, noch weiter fortgeschrittene Anlagen zu konzipieren, um das fertige und „geschnittene“ Produkt zu erhalten. Das XXL-Format hat keinen Selbstzweck, sondern verbirgt weitere Produktionsphasen, als Allererste das Schneiden, das das gigantische Blech in das reelle Teil umwandelt, das dann weiteren Prozessen unterzogen wird, wie zum Beispiel das Abkanten, das Sandstrahlen Die Struktur der Maschine sieht zwei Laserköpfe vor, einer spezialisiert für das Schneiden/ Besäumen und der andere speziell für das Schweißen entwickelt. und das Lackieren. Eines der Hauptprobleme dieser großen Platten ist das Handling, das große Industriekranen, sowie großflächige und innerhalb der Werke oft nicht leicht ermittellbare Lagerplätze und -Flächen erfordert. TTM bietet daher auch kombinierte Lösungen an, die darauf abzielen, das Handling dieser Platten, sowie die Notwendigkeit gänzlich zu beseitigen, andere Produktionsanlagen für Schneidoperationen zu benutzen, die ohne weiteres mit der gleichen Schweißmaschine ausgeführt werden können. Die neue mechanische Konfiguration der Maschine mit zwei Laserköpfen, von denen einer für das Schneiden spezialisiert ist, gestattet es, neue Maschinenphilosophien zu konzipieren, die mit der Schweißtätigkeit auch eine echte Blechlaserschneidanlage vereinen. Es wurden nämlich einige Lösungen entwickelt, die sowohl für die Maschinen, die Bleche in Querrichtung verschweißen, als auch für jene, die Bleche in Längsrichtung verschweißen, geeignet sind, bei denen sich das Schneidportal über einen eigens für die Ausführung der Schneidoperationen entwickelten Bereich „verschiebt“. Spezifische und typische Fälle findet man häufig im Eisenbahnsektor für die Waggons aus Edelstahl, bei denen nach dem Schweißen der Bleche stets die Schneidphase der verschiedenen „Öffnungen“ für Türen und Fenster folgt: mit der kombinierten Schneid- und Schweißanlage ist es daher nicht mehr notwendig, die verschweißte Platte, die oft eine Länge von über 20 m und im Falle von doppelstöckigen Waggons sogar Breiten in der Nähe von 4 m erreicht, auf eine Schneidanlage mit großen Abmessungen zu verschieben, weil es hier möglich wird, das Teil direkt auf der Maschine fertig zu bearbeiten. Dies, wie bereits gesagt, gestattet eine erhebliche Einsparung in Hinblick auf Zeit und Platz, aber in Wirklichkeit profitiert man auch von der Tatsache, dass die verschiedenen Tätigkeiten der Blechzufuhr, des Schweißens und des finalen Schneidens parallel und nicht reihenweise erfolgen, da diese Maschinen entwickelt wurden, um auch eine erhebliche Reduzierung der ansonsten vorhandenen Totzeiten zu ermöglichen. Während die Maschine zum Beispiel die Platte schneidet, führt die Beschickungsanlage der Bleche ein weiteres Blech bereits zu und wenn daher die Maschine nicht schneiden könnte, würde man die Gefahr eingehen, Totzeiten zu haben, da eine Phase die andere abwarten müsste. Diese neuen Konzepte gestatten also eine echte Zeitersparnis und das Ganze mit einer einzigen Quelle. Dank des Einsatzes von Faserquellen ist es obendrein möglich, weitere Bearbeitungsstationen auf der gleichen Maschine vorzusehen. Dies ist zum Beispiel der Fall der Möglichkeit, die Bleche mit Laser zu verschweißen, die verschiedenen Schneidoperationen auszuführen, die Blechabfälle automatisch zu entsorgen und zu palettieren und schließlich in der letzten Station auch die Schweißungen von speziellen Verstrebungen auszuführen, die in Übereinstimmung der Schwachpunkte der Struktur positioniert werden können. In diesem Fall, wie man sich vorstellen kann, handelt es sich um eine wirklich auf Maß zugeschnittene und entwickelte Anlage, die unter anderen Vorteilen auch die Möglichkeit bietet, die Kosten für Arbeitslöhne auf das Mindestmögliche zu reduzieren: für die Verwaltung der gesamten Anlage, die sogar drei verschiedene Produktionsprozesse vereint, die ansonsten mit ebenso vielen Anlagen auszuführen wären, ist nur ein einziger Bediener vorgesehen. Derzeit sind weitere Erfahrungen am Laufen, wie zum Beispiel die Entwicklung einer personalisierten Anlage für die Vorbereitung von Platten auf Maß, beginnend direkt von Coils, die für Rohrbeschichtungsanlagen bestimmt sind. Aber darüber werden wir später sprechen … 3 TTM - TUBE TECH MACHINERY
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