Stahlbau Rationalisierungseffekte trotz Einzelteilbeschichtung

Autor / Redakteur: Josef Kraus / Josef-Martin Kraus

Wer Stahlkonstruktionen für Chemie-, Petrochemie- und Kraftwerke liefert, fertigt Einzelteile. Für den Korrosionsschutz ist kein Roboter, sondern der Lackierer verantwortlich. Dennoch gibt es Möglichkeiten, den Durchsatz beim Strahlen und Beschichten zu steigern. Der Stahlbauer Schone + Bruns hat sie genutzt.

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Carsten Bruns, Geschäftsführer der Schone + Bruns GmbH, Meppen: „Wir holen die Strahl- und Lackierarbeiten, die bisher nach draußen gehen, zurück ins Unternehmen.“
Carsten Bruns, Geschäftsführer der Schone + Bruns GmbH, Meppen: „Wir holen die Strahl- und Lackierarbeiten, die bisher nach draußen gehen, zurück ins Unternehmen.“
(Bild: Kraus)

Der Stahlbau ist eine Industriebranche, in der das Handwerk noch zählt. So sucht man Roboter in den Hallen von Schone + Bruns in Meppen vergebens. Sie müssen draußen bleiben. Dennoch wurden dort die Prozesse planbarer gemacht und zeitlich gestrafft. Die größte Herausforderung bestand dabei darin, die Oberflächenbeschichtung wieder „auf Linie“ zu bringen. Sie hatte mit dem Wachstum des Betriebs nicht mehr Schritt halten können. Rund 7,5 Mio. Euro hat der Stahlbauer daher in ein modernes, 7000 m2 großes Beschichtungszentrum investiert. „Es war die größte Einzelinvestition der 25-jährigen Unternehmensgeschichte“, sagt Geschäftsführer Carsten Bruns.

Neues Beschichtungszentrum steht kurz vor der Endabnahme

Inzwischen steht das Beschichtungszentrum kurz vor der Endabnahme. Derzeit läuft noch der Probebetrieb. Sobald die Endabnahme der Lackiertechnik erfolgt ist, wird es komplett in den betrieblichen Materialfluss eingebunden. Dann werden dort etwa 12.000 t Bauteile im Jahr gestrahlt und lackiert. „Wir holen die Strahl- und Lackierarbeiten, die bisher nach draußen gehen, zurück ins Unternehmen“, berichtet Bruns.

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Für jeden Prozess wurden daher im Beschichtungszentrum zwei Anlagentechniken installiert, um künftig das gesamte Bauteilspektrum abdecken zu können: von kleineren Verbindungsstücken bis zu großen, sperrigen Konstruktionen mit Lkw-Laderaummaßen – alles Teile, die Schone + Bruns zum Bau von Stahlkonstruktionen rund um die Anlagen in Chemie-, Petrochemie- und Kraftwerken braucht, den Haupttätigkeitsfeldern des Stahlbauers.

Aufgeraute Oberfläche sorgt für gute Lackhaftung

Im Beschichtungszentrum umfasst der Strahlbereich eine Durchlaufstrahlanlage (Hersteller Agtos) und einen Freistrahlraum (SLF). Der Hauptstrom soll die Rollenbahnanlage durchlaufen. Sie ist für bis zu 2,6 m breite und 1,4 m hohe Teile ausgelegt. Die Teile werden direkt auf der Rollenbahn oder in Körben als Transporthilfe durch die Anlage transportiert. Der Rest kommt in den Freistrahlraum zum manuellen Druckluftstrahlen. Das Ergebnis ist jeweils eine stark aufgeraute Oberfläche. Sie sorgt für die nötige Haftung der Lackierung, die als Korrosionsschutz im chemischen Anlagenbau mindestens dreischichtig auf Stahlkonstruktion aufgebracht wird.

Dazu ließ der Stahlbauer im Beschichtungszentrum eine Durchlauflackieranlage (Afotek) mit Power-&-Free-Förderer und eine Freiflächenlackierung (SLF) installieren. Beschichtet wird von Hand mit Airless-Pistolen – genauso wie zuvor. Andere Applikationstechniken wie das Airmix-Verfahren werden derzeit getestet.

Lackiereinrichtungen führen zu Rationalisierungseffekten

Die Lackiereinrichtungen führen zu Rationalisierungseffekten. Die Lackierschritte laufen wie bei getakteten Anlagen ab. Unterschiedlich ist der Taktgeber. In automatischen Lackieranlagen ist es eine SPS, bei Schone + Bruns bestimmen die Lackierer den Zeitpunkt für den Chargenwechsel, der bei der Lackieranlage per Knopfdruck in der Spritzkabine erfolgt. Beim Lackieren auf der Freifläche sorgt ein verfahrbarer Teleskoptrockner dafür, dass sich die Trocknungsdauer besser planen lässt.

Vor der Installation fand die Lackierung aller Teile auf einer freien Fläche in der Fertigungshalle statt. Dort wurden im Wechsel die Teile beschichtet und getrocknet. „Die Lackierer mussten sich in ihrer Arbeit nach den Trocknungszeiten der Teile richten“, berichtet Karl-Werner Zimmermann, der als Projektleiter bei Bruns + Schone für die Prozessabläufe zuständig ist.

Termintreue ist wichtiges Kriterium bei der Auftragsvergabe

Aufgrund der Verzögerungen hat man die Lackiertechnik aus dem Materialfluss herausgenommen. Es wurden Strahl- und Lackierarbeiten „nach draußen“ gegeben. Dadurch stieg der Kontroll- und Logistikaufwand. Die Termineinhaltung wurde schwieriger. Gerade die Termintreue ist bei den Kunden von Schone + Bruns ein wichtiges Kriterium für die Auftragsvergabe. Sie gehöre „zu den Top drei“ der Anforderungen, die Chemiewerke an Stahlkonstruktionen stellten, sagt Bruns – neben der Funktionssicherheit und dem Korrosionsschutz.

Zur Sicherung des Korrosionsschutzes werden die Schichtdicken vor und nach dem Trocknen gemessen und die Lackhaftung per Gitterschnitttest erfasst. Schon vor dem Lackieren lässt der Stahlbauer in bestimmten Zeitabständen die Rauheit und den Sauberkeitsgrad der gestrahlten Bauteiloberflächen überprüfen.

Für die erforderliche Haftung muss die Oberflächenrauheit (Ra) der Teile mindestens 30 bis 50 µm betragen. Sie wird mit einem Gemisch aus rundem und scharfkantigem Strahlkorn auf den Stahloberflächen erzeugt. Dieses Strahlmittel wirkt sehr abrasiv. Eine Herausforderung bei der Konzeptionierung der Durchlaufanlage bestand daher in der Maximierung der Verschleißfestigkeit. Schließlich sind beim Strahlen laut Bruns etwa 1800 kg/min „Stahlkies“ ständig in Fluss.

Dadurch ist zum Beispiel das Becherwerk, das in der Anlage das Stahlkorn nach oben zur Reinigung mit Kaskadenwindsichter und Siebkasten transportiert, immer wieder Verschleißkräften ausgesetzt. In der Betriebsanleitung wird es darum als wartungsintensives Anlagenteil aufgeführt. Muss ein Becher ausgetauscht werden, ist es wichtig, leicht an den Gurt zu kommen, an dem dieser hängt.

Rollenbahn-Durchlaufstrahlanlage passt ins Gesamtkonzept

Den größten abrasiven Kräften müssen die Strahlkammer und die Gehäuse der acht Strahlturbinen (je 18,5 kW) standhalten. Dabei handelt es sich um Manganhartstahl-Schraubkonstruktionen. Zusätzlich sind in der Kammer leicht auswechselbare Verschleißplatten aus Manganhartstahl installiert. Auch die Turbinengehäuse haben auf der Innenseite eine zusätzliche Verschleißschutzauskleidung.

Diese Maßnahmen dienen der Funktionalität und Lebensdauer der Durchlaufanlage. Beides wurde dem Anlagenhersteller Agtos, Emsdetten, ins Pflichtenheft geschrieben. Der Auftrag lautete, zum Strahlen von Blechen (6 bis 50 mm Dicke) und Kleinteilen wie kurzen Flachprofilen und Rohrstücken eine Rollenbahn-Durchlaufanlage mit hoher Verfügbarkeit und niedrigen Betriebskosten zu konzipieren.

Jedes gefertigte Bauteil ist ein Unikat

„Das Ergebnis ist eine Durchlaufanlage, die ins Gesamtkonzept des Beschichtungszentrums passt“, sagt Oliver Leifholz, Geschäftsführer der AB Anlagenplanung GmbH, Achim bei Bremen. Sein Ingenieurbüro unterstütze den Stahlbauer bei der Umsetzung des Strahl- und Lackierkonzepts.

Dazu gehörte die Aufgabe, das Hauptziel – etwa 90 % der Teile durch die Turbinenstrahlanlage und die Lackieranlage mit Handspritzkabine zu schleusen – nicht aus den Augen zu verlieren. So komme man zu den gewünschten Rationalisierungseffekten und bleibe dennoch für künftige Kundenwünsche offen. Eine Ausnahme gibt es für den Stahlbauer lediglich in Sachen Automatisierung: „Jedes gefertigte Bauteil ist ein Unikat“, sagt Bruns. „Lackierroboter wird es bei uns nicht geben.“

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