Frischer Wind durch Schweißtechnik

Beim Fügen der Bremsscheiben für Windenergieanlagen profitiert Valmont vom EWM-Schweißverfahren »forceArc«. Damit spart das Unternehmen nicht nur Kosten, sondern vermindert auch die Fehleranfälligkeit.
Mit energiesparenden Schweißgeräten und emissionsreduzierten Schweißprozessen den Bau regenerativer Energieanlagen gleichermaßen ökologisch wie wirtschaftlich zu gestalten, ist eine klassische Win[ds_preview]-win-Situation. Gerade die Windkraft ist dabei ein Markt der Zukunft. Denn schon heute nimmt sie bei der Stromerzeugung mit einem Anteil von mehr als einem Drittel unter den erneuerbaren Energien den ersten Platz ein. Allein in Deutschland gibt es fast 25.000 Windenergieanlagen.

Auch wenn die Windräder aus der Ferne betrachtet gar nicht mal so groß wirken mögen, sind ihre Ausmaße imposant. Insofern liegt es auf der Hand, dass auch die Bremsen der Windräder ein gigantisches Maß aufweisen müssen. Denn sie zählen 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 4 m.

Einer der Hersteller dieser sicherheitsrelevanten Bauteile ist Valmont S.M. aus Dänemark, Teil des amerikanischen Valmont-Konzerns, einem weltweiten 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 wurden rund 100.000t Stahl verarbeitet.

Valmont setzt auf EWM

Bei dem dänischen Unternehmen hat die Fügetechnik eine entscheidende Bedeutung. In nahezu 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. 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 seien zur vollsten Zufriedenheit ausgefallen, und auch die anschließende Verfahrensprüfung sei zu einem positiven Ergebnis gekommen. Zunächst orderte Valmont vier EWM-Schweißgeräte vom Typ »Taurus 451 Synergic S«, später dann noch zwei weitere.

Bis zu 30 % Kosteneinsparungen

Die Stromquellen kommen beim Verbinden der vier Teile zu einer Bremsscheibe zum Einsatz. Hier gilt es, die Stahlsorte S355 mit einer Dicke von 50 und 60mm zu schweißen. Valmont setzt dabei eine Fülldrahtelektrode mit der Klassifikation T466MM1H5 sowie das 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° erlaubte, konnten die Schweiß-Experten bei Valmont diesen mit den EWM-Schweißprozessen nun auf 34° verkleinern. Laut Verfahrensprüfung könnte man sogar mit einem Winkel von 30° arbeiten, aber auch die jetzige Lösung sei sehr profitabel.

»Dies ermöglicht uns eine Kosteneinsparung von insgesamt 30%«, freut sich Jensen. Mit »forceArc« sei es zudem gelungen, die Nahtvorbereitung und die gesamte Fertigungszeit der Schweißarbeiten für eine Bremsscheibe um bis zu 30% zu verkürzen, was in einem Hochlohnland wie Dänemark eine erhebliche Einsparung bedeute. Neben dem Stromverbrauch sei auch der Materialverbrauch um bis zu 50% zurückgegangen, da wegen des kleineren Nahtöffnungswinkels nun weniger Lagen eingebracht werden müssten.

Das energiereduzierte und wärmeminimierte Fügeverfahren führt nach Angabe des Schweißexperten zudem zu einem geringeren Verzug. Mussten die Schweißer früher die Werkstücke noch dreimal wenden, so sei das mit dem neuen EWM-Schweißverfahren nur noch zweimal notwendig. Dies bedeute eine weitere Reduzierung der Nebenzeiten. »Ein ganz entscheidender Aspekt ist darüber hinaus die erhebliche Fehlerreduktion«, fügt Schweißtechniker Petersen hinzu. Im Grunde seien Fehler beim Fügen kein Thema mehr, zudem habe sich die Qualität bedeutend verbessert.

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 seien sie anfangs etwas sekptisch gewesen, ihre gewohnte Praxis zu verändern, doch hätten die Vorteile schnell überzeugt, teilten die Dänen mit. Die nun mögliche wesentlich verkürzte Zeit für das Schweißen, die Verringerung der einzubringenden Schweißraupen und die mit »forceArc« verbundene Fehlerfreiheit seien Argumente genug. »Für unsere Leute kommt nun kein anderes Verfahren mehr in Frage«, unterstreicht Petersen.

Ein weiteres wichtiges Argument war für Valmont nach eigenen Angaben die Gewährleistung eines schnellen Services und die kurzfristige Lieferfähigkeit von Ersatzteilen. Diese Zuverlässigkeit konnte Steen Paulsen vom dänischen EWM-Vertriebspartner Jydsk Vaerktoj 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.

Während die Schweißfachleute bei Valmont bei sehr langen Nähten von mehr als 1m und großen Wanddicken ab 20mm 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. Denn 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. »Die Anschaffung der EWM-Schweißgeräte hat sich bereits 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 ausmachten. Dies sei ein wesentlicher Aspekt bei der weiteren Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit. Für Jensen und seinen Kollegen Petersen ist insofern klar, dass Valmont auch in Zukunft auf EWM mit Stammsitz im Westerwald setzen wird.

Autor: Dieter Kocab

EWM, Bereich Forschung und Entwicklung, Prozessoptimierung Endkunden

dieter.kocab@EWM-group.com