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Ultraschallprüfanlage

Eisenbahnräder im Minutentakt prüfen

Schnell, präzise, zuverlässig: Automatische Radprüfanlage von NDT und Parker HannifinFertigungsprüfung mit innovativer Ultraschallmethode

| Redakteur: Jan Vollmuth

Eine automatische Prüfanlage von NDT und Parker Hannifin setzt auf eine Ultraschallmethode mit innovativer Gruppenstrahlertechnik.

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Nachdem die Räder in die Haltevorrichtung des Prüfsystems eingelegt worden sind, wird zuerst der korrekte Sitz kontrolliert, dann wird das Rad für den eigentlichen Prüfvorgang in das Wasserbecken eingetaucht.
Nachdem die Räder in die Haltevorrichtung des Prüfsystems eingelegt worden sind, wird zuerst der korrekte Sitz kontrolliert, dann wird das Rad für den eigentlichen Prüfvorgang in das Wasserbecken eingetaucht.
(Bild: Parker Hannifin)

Eisenbahnräder müssen höchste Anforderungen erfüllen: Mehr als 11 t Radlast und eine Laufleistung von oft über 600.000 km sind eine Herausforderung für Material und Technik. Darüber hinaus stellt das Auftreten von hohen dynamischen Belastungen an Rädern und Wellen von Hochgeschwindigkeitszügen eine extreme Belastungsprobe für diese Verschleißteile dar – Mängel können hier folgenschwere Konsequenzen haben. Deshalb ist die einwandfreie Qualität des verwendeten Rohmaterials ein entscheidender Faktor für ihre Haltbarkeit und zuverlässige Funktionalität.

Durch den weltweiten Ausbau des Schienenverkehrs sowohl für die Personenbeförderung als auch für den Gütertransport, vor allem in den expandierenden BRIC-Staaten, steigt nicht nur die Nachfrage an sogenanntem „rollenden Material“, sondern auch die nach prozesssicheren Möglichkeiten zur Fertigungsprüfung.

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Darüber hinaus ist Schnelligkeit gefragt: Große Räderwerke produzieren bis zu einer halben Million Räder pro Jahr, die als gedrehte Rohlinge vor ihrer Fertigbearbeitung auf Mängel im Material geprüft werden müssen. Da die einzelnen Produktionsschritte exakt getaktet und aufeinander abgestimmt sind, darf diese Prüfung nicht zum sprichwörtlichen Flaschenhals werden.

Vor allem das Erkennen von internen Materialfehlern ist eine Aufgabe, bei der präzise und zuverlässige Prüftechnik gefordert ist. Nach den Normen EN 13262 und ISO 5948, in denen die Produktqualifizierung von Eisenbahnrädern von Güter-, Regional und Hochgeschwindigkeitszügen beschrieben werden, muss die innere Fehlerfreiheit durch automatische Verfahren festgestellt werden. Das kann zum Beispiel die Prüfung durch Ultraschall sein.

Ein führendes deutsches Unternehmen im Bereich von Ultraschall-Prüfsystemen in der Öl-, Gas- und Stahlindustrie ist die NDT Systems & Services in Stutensee bei Karlsruhe. Das international aufgestellte Unternehmen, das im Jahr 2000 gegründet wurde, hat sich auf die Entwicklung zerstörungsfreier Prüfsysteme und Dienstleistungen für die Inspektion metallischer Werkstoffe spezialisiert.

Im März 2011 erhielt NDT Systems & Services die Anfrage eines chinesischen Herstellers für Eisenbahnräder zur Entwicklung einer neuartigen Radprüfanlage. Die Anforderung: eine Prüfzeit von 60 bis 90 Sekunden pro Rad einschließlich Be- und Entladen der Prüfeinheit – ein ambitioniertes Ziel, denn auch kleinste Unregelmäßigkeiten müssen erkannt und dokumentiert werden. Auf dieser Grundlage wird bei jedem Rad entschieden, ob es für die spätere Inbetriebnahme geeignet ist.

Hier spielt unter anderem eine Rolle, wo die Räder am Ende eingesetzt werden sollen: Im Hochgeschwindigkeitsbereich müssen kleinste innere Fehler mit einer Prüfempfindlichkeit entsprechend einem Kreisscheibenreflektor von 1 mm Durchmesser (KSR 1) detektiert werden. Darüber hinaus sollte die Maschine in der Lage sein, auch unterschiedliche Radgrößen zuverlässig zu laden und zu prüfen.

Kompetente Technologiepartner ins Boot geholt

Um die spezifischen Entwicklungsvorgaben umsetzen zu können, holte sich NDT Systems & Services bereits in einem frühen Stadium kompetente Technologiepartner mit an Bord. Neben dem Fraunhofer IZFP, das die Prüftechnik sowie die dazugehörige Software entwickelte, gehörte dazu der Geschäftsbereich Origa von Parker Hannifin, einem weltweit führenden Hersteller für Antriebs- und Steuerungstechnologie.

Parker produziert und vertreibt pneumatisch und elektrisch angetriebene Komponenten und Systeme zur Lösung von Bewegungsaufgaben in vielfältigen Branchen des Maschinenbaus und der Automatisierungstechnik; das Spektrum der angebotenen Produkte reicht von Zylinderbaureihen über Steuerungskomponenten bis zum Druckluftaufbereitungs-Systembaukasten.

Da die Inspektion der Radkränze unter Wasser stattfindet und auch bei der Prüfung der Radnaben permanent Wasser als Koppelmedium für den Transport der Ultraschallwellen in den Stahl fließt, musste die gesamte Antriebstechnik einer hohen Schutzklasse entsprechen (IP 54) – hier konnte Parker mit seinen Produkten punkten. Parker tritt bei NDT aber nicht nur als Lieferant von Linearantrieben, sondern als umfassender Lösungspartner auf, denn auch die Motoren und Servo-Controller für die Anlage kommen vom Weltmarktführer.

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