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Mittwoch, 16. Oktober 2019
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data M am Königssee

COPRA® RF Software für Umweltschutz am Königssee

Sein Name ist weltberühmt und er steht für smaragdgrünes Wasser inmitten einer einmaligen Landschaft - der Königssee.

Gleiten Sie auf geräuschlosen Elektrobooten über den See, lauschen Sie dem beeindruckenden Königssee-Echo. Der sauberste See Deutschlands wird auch als die „Perle des Berchtesgadener Nationalparks“ bezeichnet.

Diese Oase war in Gefahr. Grund des Anstoßes: Die Energieversorgung der Gaststätte auf St. Bartholomä erfolgte bisher vorwiegend mit Öl welches nur per Schiff dorthin transportiert werden konnte. Die Versorgung der bis zu 7000 Tagesbesucher war wegen des erhöhten Besucheranstiegs und dem damit ebenso erhöhten Energieverbrauchs nicht  mehr gesichert. Das Gefahrengut „Öl“ über den See zu transportieren ist zu gefährlich geworden, die „Perle des Nationalparks“ in Gefahr gebracht. Deshalb erhielt nun St. Bartholomä eine neue Stromversorgung.

Wie wir aus der Süddeutschen Zeitung erfahren konnten, wurde zur oberbayerischen Halbinsel St. Bartholomä - durch den Königssee hindurch - ein Stromkabel verlegt.

Transport, Produktion und Verlegung dieser außergewöhnlichen Aktion übernahm die Hannoveraner Firma NEXANS - ein Kunde von data M und Nutzer der COPRA® RF Software, welche damit einen wesentlichen Beitrag zur Erhaltung der Umwelt am Königssee geleistet hat.

Das Spezialkabel wurde zunächst mittels schwimmender Autoreifen „über“  den See positioniert, bevor es dann auf dem bis zu 190 m tiefen Grund  versenkt wurde. NEXANS ist in der Lage solche Kabel selbst auf hoher See zu verlegen.

Die Walzprofilierwerkzeuge zur Herstellung der Kabelhüllen entwickelt  NEXANS übrigens seit Jahrenmit unserer COPRA® RF Software. Und damit ist das weltberühmte Königssee-Echo sogar bis zu uns vorgedrungen.

COPRA® RollForm bei der Herstellung von Verbundrohren

COPRA RF in der Verbundrohrherstellung: THE Thomas Machines SA / Schweiz, Couvet

1. Firmenpräsentation
Die Schweizer Firma „THE Thomas Machines SA“ besteht seit 1986, zunächst als Thomas Electronique SA mit dem Tätigkeitsfeld „Entwicklung und Herstellung kundenorientierter Elektronikanwendungen im Maschinenbau“. Anlässlich einer Erweiterung des Tätigkeitsfeldes auf die Entwicklung und den Bau von kompletten Maschinen und Anlagen wurde im Oktober 2002 die Firmierung in den o.g. Namen geändert. Heute realisiert die in der Nähe von Neuchatel domizilierte Firma THE mit ca. 25 Beschäftigten und weiteren freien Mitarbeitern.

Maschinen und Anlagen für die Herstellung von:

  • Verbundrohren
  • anderen durch Rollformen hergestellte Rohre
  • Bewässerungsschläuchen

Darüber hinaus befinden sich im Programm:

  • Sortier- und Montageautomaten
  • kundenspezifische Steuerungen (z.B. Wasseraufbereitung, Galvanik

2. Was ist ein Verbundrohr?
Mit dem Begriff „Verbundrohr“ bezeichnet man Mehrschichtrohre, die vor allem in der Hausinstallation zum Einsatz kommen.

Verbundrohre bestehen üblicherweise aus folgenden Werkstoffen:

  • Innenrohr vernetztes Polyethylen hoher Dichte
  • innerer Haftvermittler Heißkleber
  • Metallrohr Aluminium, WIG- oder LASER-geschweißt
  • äußerer Haftvermittler Heißkleber
  • Außenrohr Polyethylen hoher Dichte

Die Nennweiten der Rohre bewegen sich zwischen 14 und 110 mm; das Aluminiumrohr weist eine Schichtdicke von 0,1 bis 1,5 mm auf. Solche Verbundrohre werden sowohl für Fußbodenheizungen als auch für Trink- und Brauchwasserinstallationen verwendet. Das durch Rollformen und Längsschweißen hergestellte Aluminiumrohr hat im beschriebenen Werkstoffverbund folgende Aufgaben:

  • Herstellung der Gasdichtheit
  • Gewährleistung einer einfachen Formgebung bei der Installation (Biegen von Hand im unteren Durchmesserbereich, einmal gebogene Form bleibt erhalten)
  • Verwendung von Pressfittingen

3. Herstellung des Aluminiumrohres
Zur Herstellung der Aluminiumschicht des Verbundrohres sind folgende Ausrüstungen erforderlich, die alle von der Fa. THE geliefert werden:

  • 1 Bandabwickler oder
  • 2 Bandabwickler*
  • Säulendrehkran mit Vakuum-Manipulator für Bandrollen
  • Tänzer
  • Querschweißmaschine (WIG- oder LASER)*
  • Bandspeicher*
  • Längsschneideinrichtung zur Bandkonfektionierung
  • Randstreifenhäcksler
  • Capstan zum Zugkrafteintrag in das Band
  • Rollformwerkzeug mit Schnellwechseleinrichtung
  • WIG- oder LASER-Schweißeinheit
  • Nahtverfolgungssystem bei LASER-Schweißen
  • kontinuierliche Überwachung der Nahtqualität
  • Kompaktiermaschine

*: für kontinuierliche Fertigung über das Ende einer Bandrolle hinaus

Die Herstellung des Aluminiumrohres, insbesondere der Schritt „Rollformen - Längsschweißen“, unterliegt hohen Qualitätsanforderungen:

  • Die geringe Wanddicke des Bandes (typisch 0,2 bis 0,5 mm) zieht einen sehr sensiblen Formprozess nach sich.
  • Das Schweißen ohne Zusatzwerkstoff erfordert einen Schweißspalt von annähernd 0 mm (vor allem beim Laserschweißen mit einem Strahldurchmesser von 0,2 – 0,3 mm), d.h. in waagerechter Richtung müssen sich die noch unverschweißten Bandseiten fast toleranzfrei gegenüber stehen.
  • Die zulässige Vertikaltoleranz ist ebenfalls sehr begrenzt: Ein Höhenunterschied zwischen den noch unverschweißten Bandseiten von nur 0,1 mm reduziert den Nahtquerschnitt eines 0,2 mm - Bandes auf 50%. Das ist natürlich unzulässig.
  • Der Verbundrohrhersteller muss für das komplette Rohr eine Lebensdauer von mindestens 50 Jahren garantieren.

Diesen Anforderungen wird wie folgt Rechnung getragen:

  • Verarbeitung von Qualitätsband
  • schonende Bandführung und - Umlenkung mit dem Ziel, dem Band ein Minimum an zusätzlichen Eigenspannungen einzuprägen
  • Inline-Konfektionieren des Bandes durch Längsschneiden
  • kontrollierte Inline-Längsdehnung des Bandes mit dem Ziel einer Verringerung der vorhandenen Inhomogenität
  • Form und Anordnung der Formrollen optimiert durch COPRA® RF
  • Formtisch = Präzisionswerkzeug
  • Nahtverfolgungssystem – der Laserstrahl folgt eventuellen Winkelbewegungen des Schweißspaltes

4. Rollformwerkzeug
Die Fa. THE bietet für jede der unter Punkt 2 genannten Abmessungen einen optimierten Formtisch an. Dabei baut sie auf das in weit über 100 Anwendungen erworbene und bewiesene Know-How ihrer Mitarbeiter. Dieses Know-How beinhaltet die Anwendung von COPRA® RF, die konstruktive Auslegung der Rollformwerkzeuge, den Einsatz von WIG- und / oder LASER-Schweißanlagen sowie die vor- und nachgelagerten Prozesse der kompletten Verbundrohrherstellung.

In jeder dieser Anwendungen hat COPRA® RF seine Zuverlässigkeit als entscheidendes Werkzeug zur Optimierung des Formprozesses unter Beweis gestellt – dies durch das implantierte Fachwissen, die Modularität der Software sowie ihre gute Bedienbarkeit. Schwierige Fälle im Grenzbereich des dem Formänderungstechnologie Modul FTM zugrundeliegenden Berechnungsmodells wurden durch die kompetenten Mitarbeiter von der Fa. data M Software + Engineering GmbH begleitet und gemeinsam zum Erfolg geführt – auch durch die Anwendung der nichtlinearen Finite Elemente Simulation COPRA® FEA RF.

Die THE-Rollformwerkzeuge garantieren dank ihrer anforderungsgerechten, sehr präzisen konstruktiven Ausführung, der Simulation des Formprozesses
sowie einer adäquaten Fertigung und Montage einen äußerst stabilen Formprozess mit minimaler Umformarbeit. D.h., ein Maximum derüber die Rohrlebensdauer nur einmal zur Verfügung stehenden Dehnung des Aluminiums bleibt der Installation und der Nutzung vorbehalten. Die Fertigungsgeschwindigkeit (z.B. 35 m min für D16 x 0,24-Al) wird nicht durch das Rollformen / Längsschweißen, sondern durch die übrigen Prozesse der Verbundrohrherstellung begrenzt.

Verbundrohrhersteller verfügen üblicherweise nicht über das Know-How eines Rohr- und Profilherstellers. In diesem Fall sind Einstellmöglichkeiten eher Verstellmöglichkeiten. Aus diesem Grund und wegen der überschaubaren Abmessungspalette gilt für THE-Rollformwerkzeuge:
1 Rohrabmessung = 1 Formtisch

Damit benötigt man für einen Dimensionswechsel im Metallteil einer Verbundrohranlage lediglich 15 - 20 min bis zur erneuten Gutproduktion. Die Fa. THE fertigt auch Rollformwerkzeuge außerhalb der genannten Abmessungen und der Verbundrohrherstellung – Rollformwerkzeug D5,4x0,15 für Edelstahl und Nickellegierungen.

5. Weitere Komponenten zur Aluminiumrohrherstellung
WIG Querschweißmaschine, auch in Ausführung LASER erhältlich, Bandspeicher, Längsschneideinrichtung, Kompaktiermaschine

6. Komplette Verbundrohrlinie
Eine Verbundrohrlinie besteht üblicherweise aus den drei nacheinandergeschalteten Teillinien:

  • Innenrohr mit Haftvermittler (kann auch eine separate Linie sein)
  • Metallrohr
  • Außenrohr mit Haftvermittler

Autor: Attila Otto, freier Mitarbeiter der Fa. THE und Inhaber des Ingenieurbüros OTTO engineering