Komplette Prozessketten ergänzen XXL-Wasserstrahl-Zuschnitt

Fokus

Sehr grosse Bauteile aus empfindlichen Werkstoffen in kleinen Stückzahlen sind für jede Fertigung eine Herausforderung. Die Investition in entsprechende Anlagen ist wirtschaftlich oft grenzwertig. In diesem Marktsegment bietet ein Spezialist für großformatige Wasserstrahlzuschnitte die komplette Leistungserbringung aus einer Hand an.

21. Mai 2012

Von unseren Kunden suchen nur die wenigsten eine isolierte Dienstleistung, fast alle erwarten die Lieferung komplett einbaufertiger Teile«, weiß Martin Meenen, Geschäftsführer der Aquatec GmbH in Emmerich, aus Erfahrung. Zusätzlich zu seiner Kernkompetenz – dem Wasserstrahlzuschnitt großformatiger Teile mit Abmessungen bis 16000 mm x 4000 mm – hat das Unternehmen daher konsequent eine breite Palette weiterer Prozesse aufgebaut, um die jeweils gewünschte Fertigungstiefe darzustellen. Das reicht von der Beschaffungslogistik für das oft überformatige Vormaterial über vielfältige weitere Bearbeitungsverfahren bis zur Baugruppenmontage und der termintreuen Anlieferung kompletter Baugruppen in transportgerechter Verpackung.

Für die Kundschaft – neben Anlagen- und Sondermaschinenbauern auch zahlreiche Architekturbüros und Bauunternehmen – wird diese Komplettleistung immer wichtiger. Gerade bei großformatigen Teilen, die oft nur in geringen Stückzahlen benötigt werden, ist für sie die Investition in eigene Fertigungstechnik kaum wirtschaftlich. Und das Zusammensuchen zahlreicher Zulieferer für eine bunte Palette von Leistungen vom Materialeinkauf und dem Zuschnitt über die mechanische Bearbeitung bis zur Beschichtung würde Aufwand, Kosten und Bauzeit enorm in die Höhe treiben. Schon allein ein ausgedehnter ›Tourismus‹ solch großformatiger Teile zwischen verschiedensten Standorten würde hohe Kosten bedingen. Hinzu kommen erhebliche zusätzliche Aufwendungen an den Schnittstellen, denn jede Übergabe setzt die Ausarbeitung und Sicherstellung geeigneter Maßnahmen zur Qualitätssicherung voraus. Hier setzt Aquatec auf sein Motto ›alles aus einer Hand‹.

Wasserstrahlschnitt ist materialschonend und multimaterialfähig

»Im Unterschied zu Brenner, Laser oder Plasma tritt beim Wasserstrahlschneiden keine thermische Schädigung des Materials auf«, erklärt Martin Meenen. Als Werkzeug dient ein Hochdruck-Wasserstrahl bis 4000 bar. Damit lassen sich selbst dicke Platten mit Wanddicken von mehr als 150 mm trennen. Der von Wasser durchströmte Schnittspalt bleibt in allen Phasen der Bearbeitung völlig kalt. Vor allem bei vielen hoch legierten Stählen sowie Sonderwerkstoffen, die zum Teil äußerst empfindlich auf thermische Beanspruchungen reagieren, ist dies ein entscheidender Vorteil. Zudem vermeidet man auch den beim Einsatz thermischer Trennverfahren häufig auftretenden Verzug sowie Aufhärtungen oder gar Vorschädigungen bis hin zur Bildung von Kantenrissen. Weiteres Einsatzgebiet sind Sichtbauteile aus Edelstahl, die keine Anlauffarben aufweisen dürfen. Der Wasserstrahl trennt im Übrigen nicht nur Metalle, sondern auch Verbundwerkstoffe, Kunststoffe, Glas oder Granit.

Auch im Vergleich zum Sägen hat der Wasserstrahl Vorteile. So ist der Schnittspalt sehr schmal, sodass man fallweise aus einer Walzbramme gegebener Breite mehr Zuschnitte herausholen kann. Positiv ins Gewicht fällt auch die Option, den Schnitt schräg zu führen, was mit konventionellen Sägen nicht oder nur mit wesentlich größerem Aufwand, etwa durch den Bau geeigneter Vorrichtungen, möglich ist. Weiterer Pluspunkt des Wasserstrahlschneidens ist die Möglichkeit, Versprünge und Ausklinkungen gleich mit zu berücksichtigen.

Bearbeitung extrem langer Teile

»Hauptrippenplatten für Weichen sind ideale Kandidaten für das Wasserstrahlschneiden«, verrät Martin Meenen. Grund sind die besonders hohen Anforderungen an die Maßgenauigkeit dieser asymmetrischen Teile, die rund 11000 mm lang, bis 1200 mm breit und 30 mm dick sind. Trotz ihrer beeindruckenden Größe gilt für die Abmessungen eine maximale Abweichung von nur ± 0,5 mm. Kein Problem für den Wasserstrahl, dessen Schnittmaßtoleranz mit ± 0,2 mm sogar noch deutlich darunter liegt. Bei Einsatz eines thermischen Verfahrens müsste man dagegen wegen der Erwärmung mit Längenabweichungen und Verzug rechnen, die deutlich über der geforderten Toleranz liegen. Auch ein Plasmabrenner im Wasserbad wäre keine Alternative, da es bei dem verwendeten höherfesten Stahl durch den Abschreckeffekt zu Aufhärtungen käme, die Ausgangspunkt für Risse sein können.

Weitere Herausforderung für Aquatec ist die zusätzlich geforderte mechanische Bearbeitung dieser riesigen Teile, weil unter anderem konische Aussparungen gefräst werden müssen. Hierfür verfügt Aquatec über ein leistungsfähiges Dreiachs-Bearbeitungszentrum, das auf einer zusätzlichen Linearachse mit einer Länge von 22000 mm verfahren werden kann. Die Bearbeitung erfolgt abschnittsweise mit unterschiedlichen Werkzeugen in mehreren Durchgängen, wobei jeder Abschnitt maximal 2000 mm lang sein darf. Nach Fertigstellung eines Abschnitts wird die Klemmung des Blechs gelöst, die Anlage verfährt auf der zusätzlichen Linearachse um eine definierte Strecke und klemmt das Blech für den nächsten Arbeitsgang erneut. Dabei sorgen spezielle Sensoren und Softwarefunktionen für genaue Ausrichtung und versatzfreie Übergänge. Abgerundet wird die Gesamtleistung durch das Einschweißen beigestellter Komponenten in Bohrungen mittels Metall-Schutzgasschweißen.

»Ein besonders anspruchsvolles Bauteil sind diese gebogenen Aluminiumträger für das Sicherheitsnetz an einem Hochhaus«, erläutert Martin Meenen. Je zwei dieser 9 m langen, äußerst schlanken Bauteile bilden am offen liegenden Rundgang eines Hochhauses in 400 m Höhe Bögen, über die ein Sicherheitsnetz aus Edelstahlgewebe gespannt wird, um Unfälle zu verhindern. Dazu müssen die Teile nach dem Zuschnitt aus der Bramme und aufwendiger mechanischer Bearbeitung noch gebogen und mit ebenfalls gebogenen Laufschienen bestückt werden.

Filigrane Aluminiumträger

Für die Bearbeitung solch langer Bauteile besitzt Aquatec ein speziell adaptiertes Bearbeitungszentrum mit einem Achsverfahrweg von 6000 mm in X-Richtung. Um ausladende Bauteile aus nicht magnetischem Material fixieren zu können, verfügt die Anlage über zwei hintereinander angeordnete, elektronisch synchronisierbare Schwenktische mit Vakuumspannung. Selbst für ganz extreme Fälle ist vorgesorgt: Für die Bearbeitung noch längerer Bauteile weist die Anlage als Sonderausstattung tunnelartige Verlängerungen des Arbeitsraums an beiden Enden auf.

Die Bearbeitung der Aluminiumträger ist sehr anspruchsvoll mit Freiformflächen, balliger Außenkante, Nuten und Gewindebohrungen. Nach der mechanischen Bearbeitung werden Teile extern präzisionsgebogen und seitlich mit ebenfalls präzisionsgebogenen Laufschienen verschraubt. In diesen Schienen laufen später die Gleiter für die Befestigung des Sicherheitsnetzes. Vor der Auslieferung werden die Träger noch eloxiert.

Mehr Flexibilität durch zusätzliche Vorrichtungen

»Um flexibel auf immer neue Auftragsvarianten reagieren zu können, ergänzen wir unsere Anlagen ständig um neue Vorrichtungen«, ergänzt Martin Meenen. So konnte man in jüngster Vergangenheit einen Auftrag für den Zuschnitt von Befestigungslöchern in schwere Fördergurte für Eimerbagger abwickeln. Diese Fördergurte bestehen aus zentimeterdicken Gummimatten mit einer massiven Armierung aus hochfesten Stahldrähten. Die Löcher für die Befestigung der Eimer wurden bisher ausgestanzt. Dies war jedoch problematisch, denn die im Gummi eingebetteten Drähte weichen dem Stempel aus und werden oft eher durchgerissen als abgeschert. Die Aussparungen sahen daher oft eher wie Krater als wie Löcher aus. Nachteilige Folgen waren erhöhter Verschleiß an den Werkzeugen sowie die Verletzungsgefahr durch scharfe Drahtenden.

Mit dem Wasserstrahl ergibt sich dagegen ein glatter, sauberer Schnitt. Das Problem bestand darin, dass die bis zu 1200 mm breiten Bänder teils 300 m lang sind. Ein entsprechendes Coil wiegt daher mehrere Tonnen. Hierfür mussten entsprechend robuste Haspelstationen vor und hinter der Schneidanlage konstruiert werden. Damit wurde es möglich, die Matten abschnittsweise vom Coil abzuwickeln, mit den nötigen Schnitten zu versehen und anschließend wieder aufzuhaspeln.

Metall-Glas-Verbundkonstruktionen

»Zu unseren neuesten Errungenschaften zählt eine Technologie für das hochwertige Verglasen von Metalltragwerken«, freut sich Martin Meenen. Das Fixieren der Verglasung in den zuvor komplett fertiggestellten und eloxierten Aluminium-Rahmenkonstruktionen erfolgt mit Hilfe einer aufwendigen Anlage für die Herstellung des benötigten Zweikomponenten-Kunststoffklebers. Dank hochwertiger Vormaterialien und aufwendiger Steuerung liefert diese Anlage eine extrem widerstandsfähige Verklebung. Zur Absicherung der Qualität werden während des Fertigungsprozesses gesonderte Proben erzeugt, die im Rahmen entsprechender Versuche definierte Kriterien, unter anderem bezüglich Shore-Härte oder Zugfestigkeit erfüllen müssen. Die fertig verglasten Konstruktionen liefert Aquatec anschließend einbaufertig direkt an die Baustelle.

Klaus Vollrath

Freier Fachjournalist aus Aarwangen, Schweiz

Erschienen in Ausgabe: 04/2012