Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schweißroboter verkürzt Fertigungszeiten beim Bau von Gasturbinen

12.03.2009
Die bislang per Hand verschweißten 340 m Kehl- und V-Nähte am 30 t schweren Endstück von Gasturbinen werden jetzt zu über 80% von einem Roboter geschweißt. Dieser ist auf einem C-Ständer montiert und reduziert die Schweißzeit von 114 auf 80 Stunden. Zudem sank die Nacharbeit um über 10%.

Der weltweite Energiehunger nimmt weiter zu. Besonders die umweltfreundlichen Energieerzeugungsverfahren werden stark nachgefragt. Bei den Großkraftwerken gilt die Stromerzeugung mittels Gasturbine, wie sie Siemens im Werk Berlin für den Weltmarkt fertigt, als zukunftsweisend.

Besonders die Länder mit Erdgasvorkommen verstromen zunehmend Gas und verkaufen die Elektrizität ins Ausland. Damit lässt sich unter dem Strich mehr Geld verdienen und die Infrastruktur der Lieferländer nachhaltig entwickeln.

Die derzeit leistungsstärkste Siemens-Gasturbine liefert 340 MW und ist die größte und leistungsstärkste Gasturbine der Welt. Damit lässt sich die Bevölkerung einer Stadt wie Hamburg mit Strom versorgen. Die Nachfrage ist entsprechend groß und mit Blick auf das Gesamtportfolio ist das Werk für gut drei Jahre ausgebucht.

Trotz der übervollen Auftragsbücher geht der Hersteller den Weg, Baugruppen nur selektiv zuzukaufen und besonders anspruchsvolle Komponenten selbst zu fertigen.

Siemens investiert in Roboterschweißanlage

Um dennoch mehr Gasturbinen bauen zu können, optimiert Siemens seine Fertigung stetig und investierte beispielsweise vor kurzem in eine Roboterschweißanlage von Cloos. Im konkreten Fall galt es, das 30 t schwere Endstück der Gasturbine – im Fachjargon Auskleidung des Turbinenlagergehäuses genannt – deutlich schneller zu schweißen.

Die etwa 340 m Kehl- und V-Nähte wurden früher per Hand verschweißt, was den Mitarbeitern körperlich einiges abverlangt hat. Außerdem sollte die Verarbeitungsqualität weiter steigen, um die Nacharbeit an den Schweißnähten zu minimieren. Der Erfolg in Zahlen kann sich sehen lassen: Der Roboter reduziert die Schweißzeit von 114 auf 80 Stunden. Und die Nacharbeit sank um über 10%.

Der Schweißroboter bewegt sich auf einer C-Säule

Um die großen Turbinenteile mit bis zu 4 m Durchmesser und 2 m Tiefe optimal schweißen zu können, hat Cloos den Roboter vom Typ Romat 350 an einem fast 10 m hohen C-Ständer montiert. Im Zusammenspiel von Boden-, Höhen- und Querfahrwerken sowie einem Dreh-Kipptisch erreicht der gelenkige Roboter in dem komplexen 30-t-Bauteil über 80% der Schweißnähte.

Die Romat-Schweißroboter sind in Drehgelenkbauweise ausgeführt und verfügen über sechs Bewegungsachsen. Der Typ 350 hat zudem eine verlängerte 3. Achse mit über 2200 mm Reichweite für eine optimale Zugänglichkeit der großvolumigen Bauteile.

Schweißroboter arbeitet mit Wiederholgenauigkeit von unter 0,1 mm

Dynamische Servoantriebe ermöglichen eine hohe Tragfähigkeit von 15 kg und die genauen Kompaktgetriebe sorgen für eine hohe Wiederholgenauigkeit von unter 0,1 mm. Die Steuerung Rotrol II steuert die sechs Roboterachsen sowie bis zu zwölf weitere externe Achsen, beispielsweise der Positioniereinheit.

Anhand der CAD-Bauteildaten hat Cloos parallel zur Entwicklung und Fertigung der Roboteranlage bereits die Lage und Beschaffenheit der Schweißnähte für die Programmierung der Steuerung simuliert. Das verkürzte die Inbetriebnahme deutlich, weil lediglich wenige Programmänderungen am Originalteil gemacht werden mussten, um zum Beispiel die verschiedenen Vorrichtungen vor Ort zu berücksichtigen.

Roboter und Positionierer sind so gelenkig, dass nur noch etwa 20% der Arbeit von Hand erledigt werden müssen. Dazu hat Siemens eine spezielle Arbeitsbühne geordert, die das Anlagenpersonal bis auf luftige 6,5 m Höhe bringen kann.

MAG-Schweißverfahren für sichere Edelstahlverbindungen

Geschweißt werden die Kehl- und V-Nähte meist 3-lagig im MAG-Verfahren. Um bei diesem Lichtbogenschweißprozess optimale Ergebnisse zu erzielen, wird der abschmelzende Schweißdraht entsprechend der Nahtform und Schweißgeschwindigkeit über das Duo-Drive-System in veränderbarer Geschwindigkeit kontinuierlich nachgeführt.

Außerdem werden dem Schutzgas zusätzlich aktive Gasbestandteile beigemischt, um die Schweißverbindung entsprechend den besonderen technischen Erfordernissen zu beeinflussen. Siemens verwendet eine Gasmischung von 78% Argon, 20% Kohlendioxid und 2% Helium, um die dickwandigen Teile aus Edelstahl sicher zu verbinden.

Ein taktiler Sensor findet sicher den Nahtanfang. Und ein Lichtbogensensor sorgt für die Nahtverfolgung und steuert den Schweißkopf so, dass Siemens keinen erhöhten Aufwand für die Nahtvorbereitung und Spaltbreiten betreiben muss.

Schweißstromquelle mit Mikroprozessorsteuerung

Die hohen Schweißströme liefert die Schweißstromquelle Quinto GLC 603, die mit einem maximalen Strom bis 600 A über genügend Leistungsreserven verfügt. Eine sehr schnelle Regelung und eine Mikroprozessorsteuerung für die Programmierung der Kennlinien sind die Basis, die Schweißanlage optimal auf den Werkstoff und die Schweißnähte einzustellen.

Auf einem großen LC-Display findet der Bediener alle Informationen im Klartext. Das Handrad sorgt für eine einfache und schnelle Eingabemöglichkeit der Parametersätze, von denen sich bis zu 20000 hinterlegen lassen. Damit ist die einmal programmierte Qualität jederzeit wieder abrufbar.

Um die Siemens-Mitarbeiter umfassend auf die neue Fertigungstechnik vorzubereiten, stellte die Cloos-Niederlassung Berlin den Gasturbinen-Fachleuten einen Vorführroboter zur Verfügung. Daran konnten der Umgang mit dem Roboter trainiert und die optimalen Parameter gefunden werden. Aufgrund der positiven Erfahrungen hat Siemens den Testroboter gekauft und nutzt ihn heute für weitere Schweißversuche und -entwicklungen.

Dipl.-Ing. Walter Lutz ist freier Fachjournalist in 35708 Haiger. Dipl.-Ing. Gerd Zimmermann ist Projektmanager Sondermaschinen bei der Carl Cloos Schweißtechnik GmbH in 35708 Haiger.

Walter Lutz und Gerd Zimmermann | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/automatisierung/robotik/articles/174480/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau
28.04.2017 | Technische Universität Chemnitz

nachricht Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten
27.04.2017 | EMAG eldec Induction GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie