Gräbener Maschinentechnik GmbH & Co. KG

Netphen. Ein weltweit führender Hersteller von längsnahtgeschweißten Großrohren vertraut erneut auf den Siegerländer Sondermaschinenbauer. Mit der neuen Graebener® Rohrbiegepresse optimiert der Global Player seine Produktionsprozesse und ist in der Lage, einen enormen Umfang unterschiedlichster Spezialrohre mit großem Abmessungsbereich und extremem Durchmesser-Wandstärkenverhältnis herzustellen.

Der Maschinenbauer Graebener® Maschinentechnik baut seit Jahrzehnten kundenindividuelle Maschinen für den Einsatz in Rohrwerken. Die jüngst entwickelte Rohrbiegepresse dient dem Biegen von Schlitzrohren und Halbschalen im Schrittbiegeverfahren. Die Besonderheit dieser Sonderanfertigung liegt in ihrer enormen Flexibilität, denn mit ihr lassen sich Rohre unterschiedlichster Dimensionen herstellen: mit Außendurchmessern von 12" bis 48" (bis 100" für Halbschalen), Wandstärken von 12 bis 75 mm und Längen zwischen 6 und 13,2 m. Einzigartig ist vor allem, dass mit der Biegepresse auch Rohre mit sehr geringen Durchmessern bei gleichzeitig hohen Wandstärken gefertigt werden können. Materialien mit hohen Streckgrenzen, wie X80, X90 und X100, werden dabei problemlos verarbeitet. Für ein solch enormes Fertigungsspektrum benötigen Großrohrfertiger normalerweise mehrere Anlagen.

Ein weiterer wirtschaftlicher Pluspunkt, den alle Graebener® Rohrbiegepressen gemein haben, ist der vergrößerte Hub des Biegeschwertes sowie seine stabile Seitenführung. Der vergrößerte Hub sorgt dafür, dass das Schwert nach Abschluss des Biegeprozesses vollständig aus dem Rohr herausgezogen werden kann. Damit kann der verbleibende Spalt im Rohr unmittelbar in der Maschine mit Hilfe des Schwertes selbst zugedrückt werden. Die stabile Seitenführung macht diesen Prozess sogar für kleine, dickwandige Rohre möglich. Eine zusätzliche Rohrschließpresse, wie sie regulär eingesetzt würde, ist damit nicht mehr erforderlich.

Mit der Graebener® Rohrbiegepresse lassen sich folglich sowohl Investitionsvolumen verringern als auch Produktionszyklen verkürzen – die Basis für einen langfristig wirtschaftlichen Fertigungsprozess.

Technisch überlegen

Die Biegepresse verfügt über eine Presskraft von 70.000kN, die durch sechs geregelte Hydraulikzylinder an dem Biegeschwert erreicht wird. Dank einer speziellen Kraftverteilung und Steuerung lassen sich damit auch die kleinen, dickwandigen Rohre herstellen. Bei sechs Meter langen Rohren erreicht die Presse bspw. eine Presskraft von außergewöhnlichen 52.000kN.

Sollen Rohrdurchmesser von bis zu 100" produziert werden, lassen sich mit der Presse Halbschalen biegen, die später zu einem Rohr zusammensetzt werden. Für die automatisierte Entnahme der Halbschalen nach dem Biegeprozess sorgt ein eigens entwickeltes Handlingsystem. Parallel werden alle Prozessparameter mit Hilfe des Automatisierungssystems Graebener® BendPro® gespeichert, so dass die Einstellungen und Verfahrwege für wiederkehrende Produkte jederzeit abrufbar sind.

Schnellere Fertigung unterschiedlicher Chargen

Großrohrfertiger müssen einerseits einen hohen Durchsatz mit gleichbleibender Qualität gewährleisten. Andererseits wird erwartet, dass sie auch bei Sonderabmessungen und kleinen Losgrößen flexibel und schnell auf Kundenanforderungen reagieren. Häufige Werkzeugwechsel jedoch, insbesondere bei kleinen Chargen, kosten Zeit und Geld. Sämtliche Graebener® Biegepressen sind deshalb so ausgelegt, dass die verschiedenen Rohrgrößen im Standardabmessungsbereich mit nur einem einzigen Werkzeugsatz flexibel und ohne Wechsel gefertigt werden können. Die Umrüstzeit für dimensionsabhängige Werkzeuge entfällt und trägt damit zur Effizienzsteigerung des Biegeprozesses bei.

Begrenzte Schwerlastroute erfordert konstruktives Umdenken

Nicht nur die Anforderungen des Kunden erforderten besondere konstruktive Lösungen. Auch aus logistischer Sicht war die neue Rohrbiegepresse eine Herausforderung für den Sondermaschinenbauer. So war die Presse aufgrund der geforderten Leistung und der dadurch resultierenden Bauweise mit rund 1.100 Tonnen Gewicht nicht nur die größte und schwerste Rohrbiegepresse in der Geschichte Graebeners®, sie erforderte auch eine spezielle Konstruktion der Traversen. Da diese das Maximalgewicht der Schwerlastroute weit überschritten, führte Graebener® die Konstruktion so aus, dass die einzelnen Traversen jeweils in zwei Teilen gefertigt und vor Ort zusammengeschweißt werden konnten.

Kreuztal/Netphen. Die Eisenbau Krämer GmbH (EBK), ein international anerkannter Spezialist für die Fertigung von Stahlgroßrohren, setzt erneut auf die Innovationskraft des Sondermaschinenbauers Graebener®. Für die Fertigung von dickwandigen Großrohren lieferte Graebener® eine 2-Seiten-Anbiegepresse, die das Anbiegeverfahren auf ein neues Level hebt.

EBK, weltweit für seine qualitativ sehr hochwertigen Rohre bekannt, setzte für den Anbiegeprozess bis dato klassische Rollenanbiegemaschinen ein. Beim Rollenanbiegen fahren Ober- und Unterrolle parallel am Blech entlang, wodurch die Blechlängskante den entsprechenden Radius erhält. Dieses Standardverfahren hat sich über Jahrzehnte bewährt und etabliert und ist das weltweit am stärksten verbreitete Anbiegeverfahren. Inzwischen wird es jedoch immer kritischer betrachtet. Das Problem des Verfahrens besteht in der Ausdünnung des Materials, was wiederum eine aufwendige Nacharbeit nach sich zieht, möchte man eine hohe Rohrqualität erzielen. Enorm gestiegene Anforderungen an Rohrtoleranzen und -schweißnähte machen es den Rohrfertigern zunehmend unmöglich diese einzuhalten – vor allem wenn es um die Fertigung hochqualitativer Spezialrohre für die Gas- und Ölindustrie geht. EBK hat sich daher gezielt auf die Suche nach einer Lösung gemacht und das Siegerländer Unternehmen Graebener® mit ins Boot geholt.

Die Graebener® 2-Seiten-Anbiegepresse ist im Gegensatz zur Rollenanbiegemaschine für das gleichzeitige Anbiegen beider Blechlängskanten im Durchtaktverfahren ausgelegt. Während das Blech nach und nach durch die Maschine geführt wird, werden dessen längsseitige Kanten jeweils mittels Ober- und Unterwerkzeug auf den entsprechenden Radius gebogen. Quetschkanten und Auswalzen der Bleche im Endbereich können damit ausgeschlossen werden.

Zwar ist die Methode auf dem Markt nicht gänzlich neu, verursachte sie bisher jedoch Blechwelligkeiten über die gesamte Länge der Anbiegekanten hinweg. Möchte man aber ein perfektes Schlitzrohr produzieren, sind eine einwandfreie Schweißnaht und damit das Erreichen eines Null-Spaltes ohne Kantenversatz erforderlich oder aber eine aufwändige Nacharbeit in Form von mehrfachem Kalibrieren, um die Welligkeiten zu egalisieren. Für die wirtschaftliche Fertigung eines Schlitzrohres mit sauberem Null-Spalt ist der Ausschluss von Blechwelligkeiten damit unumgänglich.

Graebener® hat sich dem Thema angenommen und seine Maschinen so weiterentwickelt, dass heute verschiedenste Kunden weltweit auf die Graebener® 2-Seiten-Anbiegepressen vertrauen. Gemeinsam mit EBK konnte das Verfahren im vergangenen Jahr noch weiter perfektioniert werden. Das Geheimnis: perfekt ausgelegte Werkzeuge.

Die Werkzeugkontur wurde derart optimiert, dass Blechwelligkeiten in den Anbiegekanten nun gänzlich der Vergangenheit angehören. So kann mit der Graebener® 2-Seiten-Anbiegepresse heute ein weltweit einzigartiges Ergebnis erzielt werden: eine 100%ige Formgebung des Rohres, also ein Schlitzrohr mit Null-Spalt ohne Kantenversatz und einer perfekten Schweißnahtvorbereitung. „Unsere Graebener® Anbiegepresse arbeitet so präzise, dass wir die zusätzliche Prozesszeit auf der Graebener® Kalibrierpresse nun deutlich reduzieren können,“ so Dr. Scott McCann, Technischer Geschäftsführer bei EBK.

Die Graebener® 2-Seiten-Anbiegepresse ist materialunabhängig einsetzbar (geeignet für alle im Rohrbau gängigen Stahlsorten, insbesondere auch für Clad-Materialien) und kann Bleche mit großen Wandstärken in hohen Stahlqualitäten und Sondergüten verarbeiten.

Die für das Anbiegen notwendigen Umformwerkzeuge sind kosteneffizient konstruiert: Zur Reduzierung der Anzahl der Werkzeuge sind diese so ausgeführt, dass sie jeweils für einen größeren Rohrdurchmesser-Bereich mit jeweils verschiedenen Blechdicken eingesetzt werden können.

Hubertus Valpertz, Prokurist und Leiter Technischer Vertrieb bei Graebener®, nennt einen weiteren Kostenvorteil: „Bei unserem Verfahren entsteht eine gleichbleibende Anbiegung über die gesamte Blechlänge, d.h. auch am Anfang und Ende des herzustellenden Rohres. Durch diese gleichbleibende Form kann im Gegensatz zum klassischen Rollenanbiegeverfahren die gesamte Blechlänge weiterverarbeitet werden, wodurch das zuvor erforderliche Abtrennen beider Rohrenden entfällt. Die dadurch entstehende Kosteneinsparung ist enorm.“

EBK vertraut bereits seit vielen Jahrzehnten auf Graebener® und deren Know-how im Bereich der Materialumformung. Dieter Kapp, Geschäftsführender Gesellschafter bei Graebener®, setzt große Hoffnung in die ausgefeilte Technologie: „Die Anbiegeergebnisse mit unserer Presse sind für Wandstärken >50 mm absolut einzigartig. Egal wie genau früher gearbeitet wurde, in diesem Wandstärkenbereich war es mit den bis dato vorhandenen Technologien rein physikalisch nicht machbar, Welligkeiten über die gesamte Rohrlänge hinweg auszuschließen. Dieses Kapitel ist nun Geschichte. Ich bin absolut überzeugt, dass sich unsere Lösung schon bald am Markt durchsetzen wird.“

Netphen. Bis heute wird in der Großrohrfertigung die Produktion von schrittgebogenen Großrohren manuell mit Schablonen eingerichtet und überwacht. Das ist zeitintensiv und erfordert gut ausgebildete Maschinenbediener. fabforce® hat nun in Kooperation mit Graebener® ein Radien-Messsystem entwickelt, das die Überprüfung des Radius bequem, sicher und präzise vom Monitor aus erlaubt. Darüber hinaus bietet es Einblicke in das Materialverhalten des Rohres. Ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zur Vollautomatisierung des Biegeprozesses.

Seit Beginn der Großrohrproduktion ist es Usus, die einzelnen Schritte im Biegeprozess mittels einer Schablone zu überprüfen. Sprich, der Bediener unterbricht den Biegeprozess in regelmäßigen Abständen und misst das Ergebnis mit Hilfe einer analogen Schablone, die er an das teilweise gebogene Rohr anlegt. Dafür muss die Maschine in den sicheren Modus geschaltet werden und der Bediener seinen Bedienstand verlassen. Das sind Nebenzeiten, in der die Maschine nicht produktiv arbeitet. Zeitaufwand und Kostenanteil der manuellen Vermessung sind daher nicht unerheblich. Schon lange strebt die Branche nach einer unkomplizierten und kostengünstigen Lösung. fabforce®, ein Unternehmen, das auf Industrie 4.0-Anwendungen spezialisiert ist, hat sich dem Thema angenommen und in Zusammenarbeit mit Graebener®, einem Sondermaschinenbauer mit 100-jähriger Tradition, eine digitale Schablone entwickelt, die mittelfristig den Weg zur Vollautomatisierung des Rohrbiegeprozesses ebnet.

Das Radien-Messsystem RadiiPro® arbeitet mit einem Lasersystem, das die sich im Biegevorgang befindliche Kontur in Echtzeit auf den Monitor des Bedieners überträgt. Der Clou: Das Messsystem befindet sich im Unterwerkzeug und kann daher während des gesamten Biegevorgangs auch unter Last live messen. Parallel vergleicht die Software die Biegung der Kontur mit dem gewünschten Sollradius und berechnet die Konturabweichungen. So werden auch die Formunterschiede im belasteten und unbelasteten Zustand sichtbar. Das Ergebnis wird innerhalb von Millisekunden auf einem Monitor im Bedienstand präzise und objektiv dargestellt. Die Nebenzeiten der manuellen Messung sowie mögliche Fehlinterpretationen beim Anlegen der Schablone werden so vermieden. Darüber hinaus können die gewonnenen Informationen zu jedem Rohr gespeichert werden und ermöglichen so ein transparentes Qualitätsmanagement bis hin zum Endprodukt.

Die Anwendung RadiiPro® bietet aber noch mehr: die Berechnung der lokalen Krümmung der Kontur. Ein Kennwert mit erheblichem Potential. Denn dieser bietet den Vorteil, dass der Grad der aktuellen Umformung auch auf sehr kleinen Messabschnitten hochpräzise angezeigt werden kann. So wird auch im Kleinsten sichtbar, welche Bereiche tatsächlich umgeformt werden und in welcher Weise. Der Bediener erhält Erkenntnisse über die optimale Biegeschrittweite, die richtigen Toleranzwerte und die Gleichmäßigkeit des Rohres.

Nebenbei lassen die Daten der Krümmung eine Vielzahl weiterer Schlüsse zu, z.B.: Liefert das Stahlwerk die richtige Qualität? Wie kann in Folgeprozessen ideal auf die Werkstückeigenschaften reagiert werden? Schwankt die Qualität innerhalb des Bauteils oder der Charge und, wenn ja, in welchen Toleranzen?

Fabian Kapp, Geschäftsführender Gesellschafter bei fabforce®, bringt die Vorteile auf den Punkt: „Egal wie qualifiziert ein einzelner Bediener sein mag, mit der Präzision und Schnelligkeit unseres Messsystems kann ein Mensch faktisch nicht mithalten. Hinzu kommen der Sicherheitsvorteil sowie der immense zusätzliche Informationsgewinn. Unsere Anwendung bietet unseren Kunden die Möglichkeit, sich klar vom Wettbewerb abzusetzen und ein wichtiges Fundament für die Digitalisierung ihrer Rohrwerke zu legen.“

Mittelfristig streben fabforce® und Graebener® sogar eine Vollautomatisierung des gesamten Rohrbiegeprozesses an. „Damit könnte dann jegliches gängige Material schnell und in höchster Güte umgeformt werden – ganz ohne Bedienerschulung, ohne Korrekturen und ohne Nebenzeiten,“ so Hubertus Valpertz, Prokurist und Leiter Technischer Vertrieb bei Graebener®.

fabforce® hat sich außerdem auf die Sicherung und Auswertung von Maschinendaten spezialisiert. Zusammen mit den RadiiPro®-Daten bieten sich so immense Potenziale zur Prozessoptimierung:  von der Verfolgung der Rohrqualität durch den vollständigen Fertigungsprozess bis hin zur Überwachung und Erhaltung der Maschinenqualität über die gesamte Lebenszeit.