Bödenherstellung für Anfänger

Tanks, Druckkessel, Silos und Tankauflieger benötigen Klöpperböden, die auf unterschiedliche Weise hergestellt werden können, beispielsweise durch das zweischrittige Kümpeln und Bördeln.

16. Februar 2019
Bödenherstellung für Anfänger
Nach dem Bördelprozess fertiggestellter Behälterboden (Bild: Faccin)

Es gibt weltweit Hunderte Hersteller von Tanks, Silos, Druckkesseln, Tankaufliegern. Viele dieser Hersteller benötigen Böden verschiedener Größen, Typen und Spezifikationen. Diese werden entweder selbst gefertigt oder zugekauft.

Einige Zulieferer haben sich auf die Herstellung von Böden spezialisiert. Da es nur wenige solcher Spezialisten gibt, ist diese Tätigkeit ein profitables Geschäft. Diese Zulieferer haben ihr Know-how immer weiter verfeinert und geben dieses von Generation zu Generation weiter. Das gilt auch noch heute, obwohl in den letzten drei Jahrzehnten immer mehr NC-Maschinen eingesetzt wurden, die die Ansprüche an das Personal senken.

Aufgrund der Vielfalt von Böden werden verschiedene Verfahren eingesetzt, und jedes hat seine Vor- und Nachteile: zum Beispiel Warm- und Kaltumformung, Tiefziehen, Drücken sowie das Zusammensetzen aus verschiedenen Elementen.

Eine weitere verbreitete Methode ist das Kümpeln und Bördeln. Dies ist ein Verfahren, dass dem Hersteller hohe Produktivität, Qualität und dazu Flexibilität bietet, um im heutigen Wettbewerb zu bestehen. Eine Maschinenlinie dieses Verfahrens kann viele verschiedene Bodentypen herstellen, von flachen Böden über konische, torispherische, semi-elliptische bis hin zu elliptischen Klöpperböden ist alles möglich.

Die Wandstärken können von 5 bis 60 Millimeter in der Kaltumformung bis zu 80 Millimeter per Warmumformung reichen. Die Durchmesser liegen zwischen circa einem und mehr als acht Metern. Diese Reichweiten zeigen, wie flexibel die Fertigung mit solch einer Fertigungslinie sein kann.

Das Kümpeln und Bördeln teilt sich in zwei separate Umformverfahren auf, die spezifische Maschinenlösungen erfordern: das Kümpeln der Ronden und das Bördeln des vorgeformten Bodens.

Der Kümpelprozess

Sobald das Blech in eine Kreisform zugeschnitten wurde (durch eine Kreisschere, Laser, Plasma oder andere Methoden), wird die resultierende Ronde in einer Kümpelpresse durch mehrfaches Drücken mit dem Presswerkzeug auf der gesamten Oberfläche zu einem vorgeformten Boden gekümpelt.

Kümpeln und Bördeln zeichnen sich durch Produktivität, Qualität und Zuverlässigkeit aus.

Um verschiedene Typen von Böden und verschiedene Durchmesser herstellen zu können, muss die Kümpelpresse mit unterschiedlichen Radienwerkzeugen ausgerüstet werden. Der Kümpelprozess ist relativ langsam. Er benötigt häufig mehrere Stunden, abhängig von der Rondengröße, der Wandstärke und dem Material. Das Verfahren kann durch numerisch gesteuerte Manipulatoren automatisiert werden. Manche Pressen können dank CNC gleichzeitig mehr als 10 Achsen verfahren und so stundenlang automatisch und autonom verformen.

Neben der Automation ist die Geschwindigkeit einer der Kernfaktoren einer Kümpelpresse. Eine Presse mit doppelter Geschwindigkeit kann den Output natürlich erheblich erhöhen.

Eine Kümpelpresse führt kontinuierlich Pressstöße auf das Blech aus. Dadurch wird der Rahmen einer Kümpelpresse auf Ermüdung belastet. Kostengünstige Pressen zeigen daher bereits nach wenigen Einsatzjahren Risse im Rahmen. Pressen mit ›HPT Design‹ können dieser Ermüdung besser widerstehen. Diese Konstruktion basiert auf vier Hauptteilen: oberer Querrahmen, unterer Fundamentrahmen und zwei Seitenteile.

Die beiden Rahmenteile werden durch die Seitenteile mit hydraulisch vorgespannten Zugankern verbunden. Diese Zuganker vertragen die dauerhafte Belastung deutlich besser und können auch bei Alterung nachgestellt werden.

Das Kümpeln von Koffertankböden

Eine spezielle Bodenart wird von Tankaufliegerherstellern gerne genutzt: der Koffertankboden. Diese Böden werden meist aus dünnen Edelstahl- oder Aluminiumblechen bis 6 Millimeter hergestellt. Diese geringe Wanddicke erlaubt die Verformung per Hydroforming.

Eine Hydroforming-Presse nutzt Wasser, das das Blech des Bodens unter Hochdruck verformt. Das Blech übernimmt, schmiegt sich an die Außenform des Haltewerkzeugs und nimmt deren Kontur an. Hydroforming hat viele Vorteile:

  • Die Produktionsgeschwindigkeit: Ein Boden kann innerhalb weniger Minuten statt Stunden hergestellt werden.
  • Die Qualität der Oberfläche ist sehr gut, da die Umformung mit Wasser erfolgt und nicht mit Stahlwerkzeugen.
  • Die leichte Bedienung: Manipulatoren oder Werkzeugwechsel entfallen.
  • Flexibilität hinsichtlich Formen: Auf der gleichen Presse kann durch den schnellen Wechsel des Haltewerkzeuges von Kofferformen auf elliptische, ovale, kreisförmige oder komplexe Formen umgestellt werden.

Eine Hydroforming Presse zusammen mit einer präzisen CNC, die die Bödentiefe messen kann, und ein effizientes Blechhandlingsystem ist die produktivste Möglichkeit, ovale und komplexe Bodenformen für Tankauflieger herzustellen.

Der Bördelprozess

Das Verfahren, das dem Kümpeln folgt, ist das Bördeln, das den Rand des Bleches formt, so dass der Boden an den Tank geschweißt werden kann. Während des Bördelvorgangs wird das Blech durch die Bördelrolle geformt, die sich entlang der Formrolle bewegt. Beide Rollen drehen sich und formen so den rotierenden Boden zum gewünschten Radius der Formrolle. Dieses Verfahren erzeugt eine Ausdünnung des Material. Die besten Maschinen sind mit genügend Leistung ausgerüstet, um den Boden in wenigen Zügen zu bördeln und damit diese Ausdünnung zu minimieren.

Das Minimieren der Ausdünnung ist eine der wichtigsten Aufgaben für die Bediener der Bördelmaschinen, da es sehr enge und strikte Toleranzen gibt, speziell wenn es um Böden für Druckbehälter geht. Weniger Ausdünnung des Bleches bedeutet eine höhere Profitabilität, da der Hersteller dünneres Blech für die Bödenherstellung einsetzen kann.

Um die Ausdünnung zu reduzieren, muss die Maschine die korrekte Geometrie, genügend Leistung in der Rotation und eine sauber steuerbare Bewegung der Bördelrolle bieten. Moderne Maschinen sollten mit einer Druckkontrolle ausgerüstet sein, um das Quetschen des Bleches zu verhindern. Mit einer effizienten numerischen Spaltsteuerung wird sogar unerfahrenen Bedienern das Bördeln mit einer minimalen Anzahl von Vorgängen möglich.

Eine gute Bördelmaschine sollte auch Möglichkeiten bieten, immer den besten Kontakt zwischen dem Blech und den Werkzeugrollen herzustellen. Dies wird durch das Schrägstellen der Formrolle und der Bördelrolle ermöglicht.

Die elektrischen und hydraulischen Anlagen machen den Unterschied zwischen einer hochwertigen und einer einfachen Maschine aus. Die Hydraulikeinheit muss die Bewegungen proportional und synchron erzeugen können. So ist es beispielsweise extrem wichtig, eine schnelle Bewegung der Aufnahme des Bodens gleichzeitig zu den anderen Achsen zu erreichen.

Infobox

Hintergrund

Die Hersteller von Klöpperböden benötigen Maschinen, die hohe Leistung und Produktivität gewährleisten. Der italienische Maschinenbauer Faccin liefert Maschinen Pressen, Bördelmaschinen und Manipulatoren zur Klöpperbödenherstellung. Faccin gehört zu den weltweit führenden Herstellern von Rundbiegemaschinen, Profilbiegemaschinen, Maschinen zur Klöpperbödenherstellung und Sondermaschinen.

Sobald der Boden geformt ist, müssen die Hersteller enge Toleranzen für Durchmesser und Tiefe einhalten. Bördelmaschinen können dazu mit zusätzlichen Armen ausgerüstet werden, um die Schweißnahtvorbereitung in der Maschine zu drehen und die Höhe des Bodens genau zu justieren. Die modernsten Maschinen haben hochentwickelte Systeme zur Umfangsmessung des Bodens, um es dem Bediener einfacher zu machen, perfekte Produkte herzustellen.

Kümpel- und Bördelmaschinen besitzen einige wichtige technische Aspekte, die bei einer Beschaffung genau betrachtet werden sollten. Die Auswahl der richtigen Maschine kann den Unterschied zwischen einem erfolgreichen oder verlustbringenden Geschäft sein.

Erschienen in Ausgabe: 01/2019
Seite: 18 bis 19