Hydraulik 19.000 Tonnen hydraulische Kraft richten XXL-Stahlbleche

Die weltweit größte Richtmaschine wird 2021 in einer chinesischen Werft erstmals bis zu 4.000 mm breite und bis zu 120 mm dicke Stahlbleche richten. Hydraulik von Bosch Rexroth kommt in der Rekord-Maschine zum Einsatz.

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In der weltweit größten Richtmaschine kommt Hydraulik von Bosch Rexroth zum Einsatz.
In der weltweit größten Richtmaschine kommt Hydraulik von Bosch Rexroth zum Einsatz.
(Bild: Haeusler AG)

Eigentlich sieht es ganz simpel aus, ein Schiff zu bauen: Auf einem Skelett oder in Sektionen werden Stahlbleche aneinandergesetzt und zusammengeschweißt. Metallbleche, selbst wenn sie direkt aus der Walzstraße kommen, haben aber immer Eigenspannungen nach dem Auskühlen und sie sind nicht plan, sondern dreidimensional verzogen. Das Zusammenschweißen solch verzogener Bleche ist schwierig und erhöht vor allem das Fehlerrisiko. Darum werden im modernen Schiffbau die Bleche direkt vor dem Einbau auf Richtmaschinen kalt gewalzt, um die inneren Spannungen zu „homogenisieren“. Standardrichtmaschinen gibt es aber nur für relativ schmale und dünne Bleche.

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Auf der anderen Seite ist es im Schiffbau wesentlich wirtschaftlicher, so große Bleche wie möglich zu nutzen, weil dann die Zahl der arbeitsintensiven und fehleranfälligen Schweißnähte deutlich sinkt. Bei den aktuellen Megaschiffen mit mehr als 450 m Länge sind damit Millioneneinsparungen erzielbar. Dieser Logik folgt die größte Werft Chinas und schrieb im Sommer 2018 – zunächst nur für chinesische Unternehmen – den Auftrag für die weltweit größte Richtmaschine aus, um bei niedrigeren Herstellkosten die Prozessstabilität und die Qualität im Schiffbau zu verbessern.

Im Schiffbau ist es wirtschaftlich, so große Bleche wie möglich zu nutzen, weil dann die Zahl der arbeitsintensiven und fehleranfälligen Schweißnähte deutlich sinkt.

Anlage für eine kraftvolle Metallumformung aus der Schweiz

Nach intensiven Gesprächen und einem aufwändigen Auswahlverfahren setzte sich schließlich die schweizerische Haeusler AG als bester Partner durch. Das weltweit agierende Unternehmen stellt seit mehr als 80 Jahren Anlagen für kraftvolle Metallumformung her. Sehr häufig bei den Rekordmaschinen mit dabei: Hydraulikkomponenten von Bosch Rexroth. „Wir haben Axialkolbenpumpen für den offenen und geschlossenen Kreislauf geliefert, Ventile und Steuerblöcke sowie Axialkolbenmotoren“, beschreibt Andreas Brunner den Lieferumfang. Der Vertriebsingenieur von Bosch Rexroth in der Schweiz begleitete das Projekt von den ersten Konzeptideen bis zur Montage in Duggingen. „Die Spezialisten von Haeusler verfügen über ein extrem hohes Hydraulikwissen“, hebt er hervor. „Wir diskutieren immer auf Augenhöhe und entwickeln in Gesprächen neue Ideen“.

Vergleich: Kräfte von 186 Jumbojets wirken in der Maschine

Schon in der Angebotsphase wurden die Hydraulikkomponenten projektiert, dimensioniert und im Detail geplant. Haeusler simulierte vorab die Bewegungsabläufe und die einwirkenden Kräfte von bis zu 19.000 t, mit denen die sieben Walzen auf das Blech einwirken. Das entspricht einer Kraft von 186 MN. Zum Vergleich: Die vier Triebwerke eines Jumbojets erzeugen einen Schub von etwas mehr als 1 MN. Stärker ist aktuell nur Elon Musks Weltraumrakete Falcon heavy mit einem Schub von 224 MN. Umso wichtiger sind valide Simulationsergebnisse. „Haeusler hat uns gebeten, diese Simulation von unserer Simulationsabteilung in Lohr mit Simster 6 zu überprüfen, um ganz sicher zu gehen“, erzählt Rogelio Humberto Michel, Gruppenleiter Hydraulik bei Bosch Rexroth in der Schweiz.

Mit vier Meter Walzbreite überschritten die Umformspezialisten bei diesem Auftrag bisherige Grenzen. „Wir suchen neue Herausforderungen, an denen wir wachsen können, um den Erfolg unserer Kunden zu sichern“, fasst Jörg Haeusler, Eigentümer des Unternehmens, die Philosophie zusammen. Dabei steht Kollaboration im Mittelpunkt. „Es war die enge und transparente Teamarbeit, von der ersten Produktidee bis zum Ausschreibungsprojekt, welche unseren Kunden überzeugte,“ bekräftigt Jürgen Freund, CEO von Haeusler.

Mit vier Meter Walzbreite überschritten die Umformspezialisten bei diesem Auftrag bisherige Grenzen.

So werden die Hydraulikkomponenten eingesetzt

Die modular aufgebaute Anlage besteht aus verschiedenen Stationen und Arbeitsgängen. Die bis zu 12.000 mm langen Stahlbleche mit bis zu 32 t Gewicht fallen aus 500 mm Höhe zunächst auf den Schlagrollgang. Danach führt sie der Rollgang mit Zentriervorrichtung und Anheberollen in die Richtmaschine ein. Dort drücken die Walzen in mehreren Zügen auf das Blech, immer wieder kontrolliert von einer Laser-Ebenheitsmessung. Abschließend folgt die Profiliereinheit.

Über 3-Wege-Logikventile angesteuerte Axialkolbenmotoren im geschlossenen Kreislauf treiben die sieben Walzen direkt an. Die hydraulischen Zylinder im offenen Kreislauf verstellen den Walzenspalt und bringen die notwendigen Kräfte auf. Pumpen und Motoren stammen aus den Werken Elchingen und Horb. Die Hydraulikblöcke wurden bei Bosch Rexroth in Österreich gefertigt und dort sowie in der Schweiz montiert. Die Gesamtanschlussleistung beträgt 1.520 kVA.

Der Aufbau der 12 m hohen und mehr als 1.200 t schweren Anlage stellte Haeusler vor ganz praktische Herausforderungen. In Länge und Breite musste die Montagehalle bis zum letzten Zentimeter ausgenutzt werden. In der Höhe reichte es beim besten Willen nicht, um die fast 10 m langen Zuganker von oben in die Maschinen einzuführen. „Durch zusätzliche Fenster im Hallendach wurde es möglich, die langen Zuganker von außen einzubringen“, beschreibt Jörg Haeusler die Lösung.

Automatisches Steuerungskonzept für die Richtmaschine

Das automatische Steuerungskonzept für die Richtmaschine liefert das Unternehmen mit einer umfangreichen Datenbank für unterschiedliche Blechdicken und Materialien aus. Ein intelligentes Design reduziert die Fundamentkosten, da die Kräfte nicht komplett in den Boden eingetragen, sondern teilweise von den unteren Walzen gekontert werden. Bei der Dimensionierung aller relevanten Bauteile berücksichtigten die Konstrukteure Sicherheitsreserven.

Nach der Montage der Anlage in der Schweiz und ersten Funktionstests wurde sie wieder abgebaut. 2021 soll die weltgrößte Richtmaschine nun in China in Betrieb gehen.

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