Faktor Zehn

Das Schneiden von Rohren, Behältern und Klöpperböden lief bisher auf getrennten Maschinen. Müller Opladen hat jetzt eine Hybridanlage realisiert, auf der die drei verschiedenen Werkstücke exakt bearbeitet werden können. Dadurch ergibt sich eine enorme Zeitersparnis bei hoher Fertigungsqualität. Kunden berichten laut Hersteller von einer zehnfach höheren Produktivität.

11. Januar 2017
Die 3D-Profilbrennmaschine arbeitet mit sechs CNC-Achsen, die während des Schneidprozesses in ihrer Bewegung und Geschwindigkeit aufeinander abgestimmt sind. (Bild: Müller Opladen)
Bild 1: Faktor Zehn (Die 3D-Profilbrennmaschine arbeitet mit sechs CNC-Achsen, die während des Schneidprozesses in ihrer Bewegung und Geschwindigkeit aufeinander abgestimmt sind. (Bild: Müller Opladen))

„Auf Anfrage eines Kunden haben wir unsere 3D-Profilbrennschneidtechnik für die Bearbeitung von Rohren, Behältern und Klöpperböden auf einer Anlage kombiniert“, sagt Ralf Hamacher, geschäftsführender Gesellschafter bei Müller Opladen. Bis dato gab es keine Maschine, die alle Anforderungen auf einem System erfüllte.

In den Folgemonaten mussten die Experten von Müller Opladen klären, wie die unterschiedlichen Werkstücke in ein und demselben Spannsystem aufgenommen werden können, damit der Mittelpunkt des Schneidkopfes immer zentrisch zum Werkstück steht. „Wir erreichen das über ein selbstzentrierendes, kippbares Drei-Backen-Spannfutter“, erklärt Ralf Hamacher.

Beim Bearbeiten von Rundrohren und Behältern steht das Spannfutter in vertikaler Position. Für das Schneiden der Klöpperböden kippt das Spannfutter hydraulisch um 90 Grad in eine horizontale Position.

Nach dem Prototypenbau und einem Feldtest beim Kunden hat Müller Opladen daraus eine komplette Baureihe entwickelt, um Behälter und Klöpperböden von Durchmesser 500 bis 4.000 Millimeter, Behälterlöcher mit Durchmesser 50 bis 2.000 Millimeter und Rohrstutzen von Durchmesser 50 bis 2.000 Millimeter bearbeiten zu können.

Was diese Hybridanlage bringt, zeigt ein Beispiel aus der Praxis: Das manuelle Anreißen und Schneiden eines Klöpperbodens mit einem Durchmesser von 800 Millimeter und sechs einzubringenden Löchern dauert nach Kundenaussage acht bis zehn Stunden. Durch die Müller-Opladen-Lösung konnte diese Bearbeitungszeit auf weniger als 30 Minuten reduziert werden.

Sechs CNC-Achsen in Bewegung

Die Hybridanlage arbeitet mit sechs CNC-Achsen, die während des Schneidprozesses in ihrer Bewegung und Geschwindigkeit aufeinander abgestimmt sind. Das garantiert das exakte Positionieren des jeweiligen Werkstücks zum Schneidbrenner, um am Ende exakte Schneidergebnisse zu erzielen.

Die Achsen finden sich in den einzelnen Maschinenkomponenten: Das Spannfutter fixiert das Bauteil und lässt es um die Bauteil-Mittenachse rotieren. Die Brennerwagenbahn ist für das horizontale Verfahren des Schneidwagens mitsamt des Schneidbrenners entlang der Bauteil-Mittenachse.

Die Hubsäule ist für das Anstellen des Schneidkopfes auf den Rohrdurchmesser und die Höhenkorrektur beim Schneiden; Ausleger mit integrierter horizontaler und vertikaler Schwenkachse für das automatische Einstellen des Brenners beim Fasenschneiden; sowie Brennerrückzug für die exakte Positionierung des Brenners beim Fasenschneiden zur Werkstückoberfläche.

Weitere Komponenten der Rohrprofilbrennmaschine sind das Abtastsystem zur Rohrvermessung und die Rohrwagen zur Auflage und Unterstützung der Rohre beim Schneiden. Neben Rohrwagen kann hier Müller Opladen auch voll automatische Logistikkonzepte anbieten. Die Konzepte dienen dem automatischen An- und Abführen der Rohre zum Schneidprozess und der Unterstützung der Rohre beim Drehen.

Autogen- oder Plasma-Schneidtechnik

Neben der autogenen Schneidtechnik, die das Schneiden von Wandstärken bis 150 Millimeter erlaubt, wird alternativ oder ergänzend die Plasmaschneidtechnik eingesetzt, die Wandstärken bis 80 Millimeter schneidet. Bei der autogenen Schneidtechnik kann sowohl mit Acetylen als auch mit Erdgas geschnitten werden. Fasenwinkel bis 70 Grad und Tapering bis 80 Grad sind realisierbar.

Die autogene Schneidgeschwindigkeit und Schnittqualität bei dünnwandigen Werkstücken sind gegenüber dem Plasmaschneidverfahren geringer. Das Plasmaschneidverfahren zeichnet sich durch seine hohe Schneidgeschwindigkeit und die Möglichkeit aus, Stahl und Edelstähle zu schneiden. Nachteilig beim Plasmaschneiden ist der geringere Fasenwinkel von 45 oder 55 Grad bei Sonderlösungen.

Prozessablauf leicht gemacht

Nach dem Einspannen des Werkstücks – der Spannprozess erfolgt automatisch und selbstzentierend – vermisst ein Lasermesssystem die Oberfläche. Hierdurch wird im Bereich der zu schneidenden Kontur die Beschaffenheit des Werkstückes bestimmt. Höhenabweichungen an der Oberfläche des Rohres, Behälters oder des Klöpperbodens werden vermessen und während des Schneidprozesses kompensiert, so dass der Abstand zwischen dem Schneidbrenner und der Werkstückoberfläche konstant bleibt.

Durch das selbstzentrierende Spannen des Klöpperbodens im Spannfutter ergibt sich der Nullpunkt automatisch. Die Daten für den jeweiligen Brennschnitt werden über eine makrobasierende Software direkt an die CNC-Achsen geliefert. Die Dateneingabe in die Software kann online an der Maschine durch Parametereingabe, offline an einem externen Arbeitsplatz oder über eine CAD-Datenkonvertierung erfolgen.

Markierungen direkt aufbringen

Die Maschine kann mit einem Tintenstrahldrucker ausgerüstet werden, der mit dem Messsystem der Maschine kommuniziert. Über die Positionsdaten der Maschine fährt der in der Nähe des Schneidkopfes angebrachte Druckkopf in diverse Positionen am Rohr, Behälter oder Klöpperboden, um dort Beschriftungen oder Markierungen anzubringen. Die Montagemarkierungen sind für das spätere Einschweißen der Stutzen hilfreich. Das Markiersystem kann ebenfalls Daten aus CAD-Systemen übernehmen.

„Kunden, die unsere Hybridmaschine im Einsatz haben, sprechen von einem enormen Mehrwert und einer Amortisation von einem Jahre aus“, sagt Geschäftsführer Ralf Hamacher. „Ein Kunde in den USA hat ermittelt, dass unsere Maschine seine Produktivität um das zehnfache gesteigert hat im Vergleich zum manuellen Schneiden von Klöpperböden und den dazugehörigen Stutzen. Er würde sie sofort wieder kaufen.“