Die ersten Fräsköpfe hielten nur ein paar Tage und unsere Getriebe waren ebenso schnell beschädigt, da es für diese neue Bearbeitungsmethode noch keinerlei Erfahrungen gab.

Dieter Kapp, geschäftsführender Gesellschafter von Graebener

WISSENSFORUM ZERSPANUNG

Branchentreff für Praktiker und Entscheider

Antworten auf aktuelle Herausforderungen in der Zerspanung geben führende Werkzeughersteller, namhafte Maschinenbauer und Forschungseinrichtungen auf dem Wissensforum des MM Maschinenmarkt. Erleben Sie ein spannendes Programm rund um Vorträge und Workshops zu aktuellen Trends, die Ihre Prozesse auf ein neues Level heben. Die Veranstaltung richtet sich branchenübergreifend an Fach- und Führungskräfte aus produzierenden Unternehmen, Werkzeug- und Maschinenherstellern, Dienstleistern im Zerspanungsbereich sowie Hochschulen & Forschungseinrichtungen.

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Die Monopiles für Windtürme werden immer aus mehreren einzelnen zylindrischen und konischen Stahlringen zusammengesetzt, den sogenannten Rohrschüssen. Typische Dimensionen für einen solchen Schuss sind ein Durchmesser von 13 Metern und maximale Längen von 4 Metern. Bei Wandstärken von 120 Millimetern ergibt sich ein Einzelgewicht von bis zu 150 Tonnen je Schuss. Die Schüsse werden nach dem Biegen zunächst längs von innen und dann von außen verschweißt. Danach erfolgt das Zusammensetzen von bis zu sechs Schüssen zu einer Sektion. Drei bis vier dieser zusammengesetzten Sektionen wiederum bilden den sogenannten Monopile. Ein Monopile hat in Summe etwa 192 Meter Längs- und 940 Meter Rundnähte sowie ein Gesamtgewicht von bis zu 2.500 Tonnen.

Die Fräsen von Graebener ermöglichen eine sehr effiziente, wirtschaftliche Vorbereitung der äußeren Schweißnähte. Der Prozess ist schnell, materialsparend und präzise. Während die Herausarbeitung der Innenschweißnaht-Wurzel zuvor manuell mit einem sogenannten Fugenhobel durch Funkenerosion und anschließendem Schleifprozess erstellt wurde, erzeugt nun ein Scheibenfräser von Ingersoll eine schmale kelchförmige Nut. Der Winkel dieser äußeren Schweißnahtvorbereitung, der herkömmlich ca. 60 Grad beträgt, wird durch den Fräsprozess mittels Scheibenfräser standardmäßig auf 16 Grad reduziert. Dadurch verringern sich die nachfolgende Materialeinbringung und Schweißzeit. Die Gesamtkostenersparnis bei der Schweißnahtvorbereitung mit Graebener-Maschinen beträgt gegenüber der herkömmlichen Bearbeitung 38 Prozent. In mehreren Durchgängen dringt der Fräser bis zu 150 Millimeter tief bis zur Wurzellage der Innennaht ein. Die saubere, gleichmäßige Nut, die keine weitere Nachbearbeitung erfordert, ist die Voraussetzung für einen automatisierten UP-Schweißprozess. Der Fräsprozess ist zudem gegenüber dem herkömmlichen Fugenhobel um ein Zehnfaches schneller. Das Verfahren eignet sich ebenso sehr gut für Reparaturarbeiten an den Schweißnähten, um lokale Fehlstellen auszufräsen.

Für die Rund- und Längsnahtfräsen liefert Ingersoll V-förmige Scheibenfräser mit Radius R7/R8 im Kopfbereich und Öffnungswinkeln von 14 bis 16 Grad. Darüber hinaus werden auch kundenindividuelle Scheibenfräser angeboten. Die Durchmesser dieser großen Werkzeuge liegen überwiegend zwischen 850 und 1.060 Millimetern. Bestückt sind die Scheibenfräser mit unterschiedlichen Schneidplatten für Kopf und Flanken des Werkzeugs. In der Regel sind das Wendeschneidplatten mit negativer Schneidgeometrie. Für die Kopfschneiden wird wegen der erhöhten Zahnbelastung meist ein Körperschutz oder ein Kassetteneinsatz verwendet. Bei den Flankenschneiden kann darauf verzichtet werden, da durch den Flankenwinkel eine geringere Zahnbelastung entsteht. Je nach Bauteil treten bei der Bearbeitung Schwingungen am Rohrkörper auf. Das ist ein großes Problem, denn diese können Ausbrüche an den Schneiden verursachen und in der Folge Verschleiß bewirken. Bei der Auslegung der Maschine achtet Graebener deshalb darauf, Fräskopf und Getriebe auf das erwartete Schwingungsverhalten abzustimmen. Das größere Problem stellen allerdings die riesigen Werkstücke dar.

Einen großen Einfluss auf das Schwingungsverhalten der Bauteile hat einerseits die Rohrdrehvorrichtung, andererseits spielen aber auch der Durchmesser und die Wandstärke der Rohre eine wesentliche Rolle. Vor allem dünnwandige Schüsse neigen dazu, während der Bearbeitung zu schwingen. Um dabei Schneidkantenausbrüche zu vermeiden, setzt Ingersoll Wendeschneidplatten mit besonders zähem Grundsubstrat ein, welches durch eine entsprechende Beschichtung die notwendige Verschleißfestigkeit erhält.

Hinzu kommt, dass die Rohrschüsse eine gewisse Ovalität aufweisen. Um diese beim Rundnahtfräsen auszugleichen und trotzdem eine gleichbleibende Frästiefe zu erreichen, wird die Frästiefe mithilfe von Sensoren automatisch korrigiert. Eine seitliche Drift des Werkstücks auf der Rohrdrehvorrichtung wird bei den Rundnahtfräsen mittels einer seitwärts gerichteten Fräserverstellung kompensiert.

Die von Graebener gebauten Maschinen sind standardisiert und können je nach Kundenanforderungen spezifisch angepasst werden. Dabei geht es vor allem darum, die Maschine, abhängig vom jeweiligen Fertigungsumfeld, in die ideale Arbeitsposition zu bringen.

Unterdessen gibt es für Graebener und Ingersoll neue Entwicklungsziele: Maschinen und Werkzeuge, die für die Bearbeitung anspruchsvoller Materialien optimiert sind. Sie werden nicht für Monopiles verwendet, wohl aber in anderen Industriebereichen, in denen Graebener aktiv ist. Im Druckkessel-, Behälter- und speziellen Rohrbau bearbeiten die Graebener-Fräsanlagen auch Materialien wie Edelstähle, hochfeste Aluminiumlegierungen und Sonderstahlgüten.

Ein Problem ist hier die Bandbreite an unterschiedlichen Materialzusammensetzungen. „Für die vielen Materialien gibt es keine standardisierte Lösung“, sagt Andreas Bulla, Produktmanager tangentiale Werkzeuge/Gewindefräsen bei Ingersoll. „Um je nach Material möglichst wenig Wärme an der Schneidkante zu erzeugen, optimieren wir beispielsweise die Schneidgeometrie. Zusätzliche Hitzerillen im Spanflächenbereich minimieren das materialbedingte Aufkleben der Späne an der Schneidkante und reduzieren die Reibwärme durch Kontaktflächenminimierung.“

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