Die richtige Werkzeugmaschine für eine optimale Turbinenfertigung

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Das geometrisch anspruchsvolle Laufrad einer Francis-Turbine während der Bearbeitung. (Bild: TOS Kurim)

Alternative Energiegewinnung rückt seit dem geplanten Atomausstieg immer stärker in den Fokus der industriellen Produktion. Ein Thema ist die Fertigung von Turbinen für Wasserkraftwerke. Ob die Produktion dieser anspruchsvollen Bauteile aber wirtschaftlich geschieht, hängt in hohem Maß von der Anlagentechnik ab.

Eine der Gesellschaften, die sich weltweit mit dem Bau von Turbinen befassen, ist Čkd Blansko Small Hydro. Im Zuge steigender Nachfrage erweiterte das Unternehmen seine Kapazitäten im Jahr 2010 und ergänzte auch die technische Ausrüstung.

Maschinen sollen höhere Bauteilgewicht verkraften

Die Maßnahmen zielten auf die Senkung der Herstellkosten und die Verkürzung der Bearbeitungszeiten ab. Gleichzeitig sollte auch die Abhängigkeit von externen Zulieferern beseitigt werden, wenn es um die Herstellung grundlegender Bauteile geht. Die tragende Idee war dabei die Einführung der progressiven Fünf-Achs-Bearbeitung von komplizierten Formteilen.

Bei der Ausarbeitung des richtigen Maschinenkonzepts wurden nicht nur die Anforderungen an die Bearbeitungsmöglichkeiten von geometrisch anspruchsvollen Komponenten aus diversen Werkstoffen zugrunde gelegt, wie sie etwa für Laufräder von Francis-, Pelton- oder Kaplanturbinen zu beachten sind.

Die neuen Anlagen sollten gleichzeitig Teile mit größeren Abmessungen aufnehmen können und das daraus resultierende höhere Bauteilgewicht verkraften. Denn das Produktspektrum umfasst Spiralturbinen in Schweißausführung, Schmiede- und Gusskomponenten von Schaufelrädern sowie Kammern und Ständer.

Grundlegende Aspekte zur Auswahl der Maschinentechnik

Da die technische Ausführung der gesamten Baugruppe an das Gefälle und die Durchströmungsverhältnisse im Wasserkraftwerk angepasst wird, einigte man sich auf folgende repräsentative Werkstückdimensionen der einzelnen Turbinenarten:

• Laufräder für Kaplan-Turbinen mit einem Durchmesserbereich von 630 bis 1600 mm;
• Laufräder für Francis-Turbinen von 640 bis 1080 mm;
• Laufräder für Pelton-Turbinen mit einem Laufraddurchmesser von 780 bis 830 mm.

Im Rahmen dieser Verifizierungen wurde auch an eine Erweiterung des herstellbaren Durchmessers für die Laufräder von Francis- und Pelton-Turbinen bis 1800 mm gedacht. Für eine ausreichende Fertigungskapazität zur Herstellung von Spiralturbinen, Schränken, Rahmen und Untergestellen sollte der Bearbeitungsraum einer passenden Maschine eine Höhe von 3000 mm und eine Länge von 6000 mm haben.