Frischer Wind durch innovative Schweißtechnik
Fügen von Bremsscheiben für Windenergieanlagen
Das Schweißverfahren forceArc von EMW kommt beim Windenergieanlagenbauer Valmont für die bis zu vier Meter im Durchmesser messenden Rotorbremsen zum Einsatz.
Auch wenn Windräder aus der Ferne betrachtet gar nicht mal so groß wirken mögen, sind ihre Ausmaße imposant. Jeder, der einmal ein Rotorblatt beim Transport auf der Autobahn gesehen hat, bekommt einen realistischen Eindruck von den beachtlichen Dimensionen. Insofern liegt es auf der Hand, dass auch die Bremsen der Windräder ein gigantisches Maß aufweisen müssen. Denn sie gehören zu den wichtigsten Bauteilen und müssen in den unbemannten Anlagen besondere Anforderungen erfüllen: Die Rotorbremse schützt die Windkraftanlage vor dem Überdrehen und ist zugleich Halte- und Notstoppbremse. Alleine die Bremsscheibe hat daher einen Durchmesser von vier Metern.
Einer der bedeutendsten Hersteller dieser sicherheitsrelevanten Bauteile ist Valmont S.M. in Dänemark, Teil des amerikanischen Valmont-Konzerns, einem der weltweit führenden Anbieter von technischen Lösungen und Services für die Infrastruktur. Am süddänischen Standort Roedekro konzentriert sich das Industrieunternehmen mit 650 Mitarbeitern auf die Produktion von Teilen für Energieanlagen und im Bereich der Windenergieanlagen auf den Stahlbau der Türme sowie die Rotorhäuser und die darin integrierten Bremsscheiben. Alleine im vergangenen Jahr verarbeiteten hier 650 Mitarbeiter in 1,2 Millionen Arbeitsstunden 100.000 Tonnen Stahl. Etwa die Hälfte von ihnen sind mit Schweißaufgaben beschäftigt.
Beim Schweißen der Bremsscheiben setzt Valmont auf EWM
Bei dem in Dänemark unangefochtenen Marktführer, der dort mit der Herstellung dieser Komponenten eine Alleinstellung besitzt, hat die Fügetechnik also eine überragende Bedeutung. Wo man auch hinschaut, in quasi allen Bereichen steht das Schweißen im Mittelpunkt. Beim Bau der Rotorhäuser kommen etwa 50 Schweißer zum Einsatz. Sechs von ihnen beschäftigen sich ausschließlich mit dem Fügen der Bremsscheiben. „Für deren Fertigung schneiden wir aus einer großen Stahlplatte vier Ringsegmente, um den Verschnitt so gering wie möglich zu halten“, erläutert Frede Holdt Jensen, Schweißfachingenieur und Project Manager bei Valmont S.M.. Die Viertelbögen werden auf einem Spann-Tisch montiert, um sie dann miteinander zu einem Kreis zu verbinden.
„Bei diesen Arbeiten setzen wir seit zwei Jahren auf das hocheffiziente Schweißverfahren forceArc' von EWM“, ergänzt Carl A. Petersen, der als Schweißtechniker (EWT/European Welding Technologist) die Schweißaufsicht für die Offshore-Projekte und Rotorhäuser hat. Vor knapp drei Jahren hatte er in einer Fachzeitschrift davon gelesen. Dann ging alles sehr schnell. Die Schweißversuche an den Bremsscheiben fielen zur vollsten Zufriedenheit aus, und auch die anschließende Verfahrensprüfung kam zu einem positiven Ergebnis. Zunächst orderte Valmont vier EWM-Schweißgeräte vom Typ „Taurus 451 Synergic S“, später dann noch zwei weitere.
30 Prozent Kosteneinsparung durch den Einsatz von „forceArc“
Die Stromquellen kommen beim Verbinden der vier Teile zu einer Bremsscheibe zum Einsatz. Dabei gilt es, die Stahlsorte S355 mit einer Dicke von 50 und 60 Millimemter zu schweißen. Valmont setzt dabei eine Fülldrahtelektrode mit der Klassifikation T466MM1H5 sowie ein Schutzgasgemisch M21 ein. Dank der neuen Schweißgeräte von EWM profitiert das dänische Unternehmen von dem innovativen Verfahren „forceArc“. Während das frühere MIG/MAG-Schweißen mit Fülldraht lediglich einen Nahtöffnungswinkel von 60 Grad erlaubte, konnten die Schweiß-Experten bei Valmont diesen mit den EWM-Schweißprozessen nun auf 34 Grad verkleinern. Laut Verfahrensprüfung könnte man sogar mit einem Winkel von 30 Grad arbeiten, aber auch die jetzige Lösung sei sehr profitabel.
„Diese ermöglicht uns eine Kosteneinsparung von insgesamt 30 Prozent“, freut sich der verantwortliche Schweißfachingenieur Jensen. „Mit forceArc' konnten wir die Nahtvorbereitung und gesamte Fertigungszeit der Schweißarbeiten für eine Bremsscheibe um bis zu 30 Prozent verkürzen, was in einem Hochlohnland wie Dänemark eine erhebliche Einsparung bedeutet. Neben dem Stromverbrauch ging auch der Materialverbrauch um bis zu 50 Prozent zurück, da wegen des kleineren Nahtöffnungswinkels nun weniger Lagen eingebracht werden müssen.
Das energiereduzierte und wärmeminimierte Fügeverfahren führt zudem zu einem geringeren Verzug. Mussten die Schweißer früher die Werkstücke noch dreimal wenden, so ist das mit dem neuen EWM-Schweißverfahren nur noch zweimal notwendig. Dies bedeutet eine weitere Reduzierung der Nebenzeiten. „Ein ganz entscheidender Aspekt ist darüber hinaus die erhebliche Fehlerreduktion“, fügt Schweißtechniker Petersen hinzu. „Im Grunde sind Fehler beim Fügen für uns kein Thema mehr, und die Qualität hat sich bedeutend verbessert.“
Schweißer von den Vorteilen überzeugt
So sehen das auch die sechs unmittelbar betroffenen Schweißer, die von Montag bis Freitag in drei und am Wochenende in zwei Schichten arbeiten. Zwar waren sie anfangs etwas sekptisch, ihre gewohnte Praxis zu verändern, doch überzeugten die Vorteile schnell. Die nun mögliche wesentlich verkürzte Zeit für das Schweißen, die Verringerung der einzubringenden Schweißraupen und die mit „forceArc“ verbundene Fehlerfreiheit sind Argumente genug. „Für unsere Leute kommt nun kein anderes Verfahren mehr in Frage“, unterstreicht Petersen.
Ein weiteres wichtiges Argument war für Valmont die Gewährleistung eines schnellen Services und die kurzfristige Lieferfähigkeit von Ersatzteilen. Diese Zuverlässigkeit konnte Steen Paulsen vom dänischen EWM-Vertriebspartner Jydsk Vaerktoj uneingeschränkt zusichern. Insofern fiel Valmont die Entscheidung für die neue Schweißtechnik leicht. „Zumal wir es bis dahin noch nicht erlebt hatten, dass ein Lieferant so exzellent auf unsere spezifische Situation vorbereitet war“, betont Petersen.
Effizienter EWM-Schweißprozess auch in anderem Bereich
Während die Schweißfachleute bei Valmont bei sehr langen Nähten von mehr als einem Meter und großen Wanddicken ab 20 Millimeter auf das Unterpulver-Schweißen sowie beim Finishing teilweise auf das WIG-Fügeverfahren setzen, planen sie nun die Umstellung auf das MIG/MAG-Verfahren „forceArc“ in einem weiteren Bereich. Auch bei der Fertigung von anderen Teilen für Windkraftanlagen kann sich Jensen diesen Schweißprozess sehr gut vorstellen: „Die Perspektive, dort ähnliche Einsparungen wie beim Schweißen der Bremsscheiben zu erzielen, ist natürlich sehr attraktiv.“ Denn „forceArc“ ermögliche eine technisch wie wirtschaftlich deutliche Verbesserung und Weiterentwicklung. „Auf jeden Fall hat sich die Anschaffung der EWM-Schweißgeräte in kurzer Zeit ausgezahlt und durch ihre Effizienz sehr schnell amortisiert“, stellt der Valmont-Schweißfachingenieur fest.
Insgesamt habe „forceArc“ schon heute dazu beigetragen, die Arbeitszeit soweit zu verringern, dass die Schweißarbeiten nun einen geringeren Teil der gesamten Fertigung ausmachen. Dies sei ein wesentlicher Aspekt bei der weiteren Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit. „Es passt ja schließlich auch ideal zusammen, beim Bau von wichtigen Komponenten für Anlagen zur regenerativen Energieerzeugung durch Windkraft auf eine hochinnovative energiesparende und emissionsreduzierte Schweißtechnik zu setzen, wie sie uns EWM ermöglicht“, fasst Jensen zusammen. Für ihn und seinen Kollegen Petersen ist insofern klar, dass Valmont auch in Zukunft auf den deutschen Marktführer mit Stammsitz im Westerwald setzt.
