Schweißen in der Extraklasse

Die auf Megayachten spezialisierte niederländische Werft SLOB setzt bei Stahl- und Aluminiumschweißarbeiten auf die Geräte von Fronius. Franz Roßmann gibt einen Einblick über die unterschiedlichen Anwendungen
Bei anspruchsvollen Schweißarbeiten mit Stahl und Aluminium ist Fronius für die Verantwortlichen bei der niederländischen Schiffswerft SLOB erste Wahl. Das[ds_preview] Unternehmen setzt seit vielen Jahren die Geräte der österreichischen Schweißexperten ein und hat jüngst entschieden, alle noch vorhandenen Schweißstromquellen durch Fronius-Systeme zu ersetzen. Dadurch soll die Basis für Effizienzsteigerungen und weiteres Wachstum geschaffen werden.

Auf der Schiffswerft im Südosten Rotterdams ist beispielsweise der Rumpf für die 99m lange »Dream« entstanden, der bisher größten in Holland vom Stapel gelaufenen Megayacht. Die von der SLOB-Muttergesellschaft Koninklijke De Vries Scheepsbouw (KDVS) vollständig nach den Wünschen der Kunden realisierten Schiffe kosten im Durchschnitt 1Mio. € pro Meter.

Qualität und Design

Schon beim Schweißen des Rumpfes gibt es hohe Qualitätsanforderungen. Pro Meter schreiben die firmeninternen Richtlinien eine Röntgenuntersuchung und ergänzende Ultraschallprüfungen vor. Zeigen auch nur zwei Tests keine optimalen Ergebnisse, werden zur Absicherung weitere Untersuchungen durchgeführt. Die firmeninternen Regeln unterschreiten damit beispielsweise deutlich die Anforderungen der Klassifizierungsgesellschaft Germanischer Lloyd. Auch beim Schweißequipment wird auf Performance und Zuverlässigkeit geachtet.

»Fronius ist auf diesem Gebiet für mich der Inbegriff von Qualität«, sagt Arjen Dekker, COO von SLOB. Darum habe sich die Werft vor etwa zwei Jahren für die Anschaffung der ersten Schweißgeräte vom Typ TransSteel 5000 entschieden.

Das Unternehmen setzt die robusten Geräte für die unterschiedlichsten Schweißarbeiten in der Werft ein. In der Regel wird der Rumpf der Yachten mit Schiffsstahl der Güte A realisiert. Bei Konstruktionen, die wie die Stabilisierungseinheit zum Ausgleich der Schiffsbewegungen höhere Kräfte aufnehmen müssen, kommt Schiffstahl der Güten AH 36, DH36 und EH36 zum Einsatz. Die Blechdicken reichen dabei von 4mm, z. B. beim Hauptdeck, bis hin zu 50mm bei einigen besonders beanspruchten Konstruktionen, wie das Maschinenfundament. Die Schiffshülle selbst wird aus Blechen mit Stärken von 7 bis 10mm zusammengebaut.

Wärmeeintrag immer im Blick

Es wird in nahezu allen Schweißpositionen gearbeitet. »Nur auf die Fallnaht-Schweißposition – 3G downhill – verzichten wir seit einiger Zeit«, sagt Jan Forman, Leiter der Schweißabteilung und Qualitätsverantwortlicher bei SLOB. Schweißprüfungen hätten gezeigt, dass bei dieser Schweißposition der Einbrand zu gering sei. Die Schweißer müssten daher die entsprechenden Schweißaufgaben aus Gründen der Qualitätssicherung vertikal die Steignaht-Schweißposition PF (3G uphill) durchführen. Nachteilig daran sei allerdings, dass es in dieser Schweißposition zu einem wesentlich höheren Wärmeeintrag sowie vermehrten Spannungen bzw. Materialverwindungen komme und Sichtnähte ggf. nachgearbeitet werden müssten.

Als Schutzgasmischung verwendet SLOB M21 (80% Argon und 20% CO2). »Wir haben einige Versuche mit einem Helium-Gemisch durchgeführt«, so Forman. Die Schweißnaht sei zwar in Ordnung gewesen, der Wärmeeintrag allerdings zu hoch, »sodass wir beim Argon-CO2-Gemisch geblieben sind.«

Der Wärmeeintrag ist insbesondere dort problematisch, wo es den SLOB-Verantwortlichen auf optisch einwandfreie Schweißnähte ankommt. Daher wird beim Verschweißen der Spanten und anderer Einbauten mit der Innenseite auch gleichzeitig die Außenhülle an den entsprechenden Stellen auf ca. 400 °C erwärmt, um eine Außenseite ohne Verwerfungen zu erhalten.

Optimale Unterstützung

Fronius hat in die Entwicklung des kleinen, mobilen Drahtvorschubgerätes VR 5000 Case für die TransSteel-Familie die Anforderungen und Erfahrungen von SLOB im Umgang mit konventionellen Drahtvorschüben in maritimer Umgebung einfließen lassen. Der Drahtvorschub VR 5000 Case sei daher optimal für den Einsatz in harten Betriebsumgebungen geeignet, wie sie im Schiffbau und im Offshore-Bereich anzutreffen seien, sagen die Niederländer. Vor allem wegen der robusten und im Vergleich zu einem Standarddrahtvorschub wesentlich kompakteren Bauweise könnten Schweißer damit auch an unzugänglichen Stellen arbeiten, wie z. B. im Doppelboden von Yachten. Ein Schlauchpaket von 20m (bei Bedarf auch länger) zwischen Stromquelle und dem VR 5000 Case sorge für einen großen Aktionsradius. Zusätzliche Vereinfachung biete die neueste Brennergeneration von Fronius, die sich durch ein extrem schlankes Kontaktrohr und eine in die Handschale integrierte LED-Lampe für das leichtere Auffinden das Startpunktes bzw. die optische Kontrolle der Naht auszeichne.

SLOB ist darüber hinaus einer der ersten Anwender, die den VR 4000 Case testen, der zu einer ganzen Reihe neuer, mobiler Drahtvorschübe gehört, die Fronius jüngst auf den Markt gebracht hat.

Seit SLOB 1999 die ersten Geräte der Österreicher angeschafft hat, gab es nach Angaben der Werft keine nennenswerten Probleme. Die TPS4000-Geräte der ersten Stunde seien sogar noch heute in Verwendung und es gebe keinen Grund sie auszumustern, sagt Forman. Die Zuverlässigkeit der Geräte und die Schweißergebnisse haben auch den SLOB-COO überzeugt: »Wir haben kürzlich entschieden, alle noch vorhandenen Schweißstromquellen durch Fronius-Systeme zu ersetzen.«

Keine Entfernung der Oxydschicht

Eine zentrale Rolle bei den zukünftigen Überlegungen in Sachen Schweißgeräte wird auch die jüngste Entwicklung aus dem Hause Fronius für das Metall-Schutzgasschweißen (MSG) spielen. »Ein erfahrener Schweißer merkt sofort, dass das Schweißverhalten herausragend ist, wenn er mit der TPS/i zum ersten Mal schweißt«, zeigt sich Forman nach den ersten Tests mit der neuen Gerätegeneration begeistert.

Als SLOB den Auftrag zum Bau mehrerer Schiffe mit Aluminiumrumpf erhalten hat und diesen Geschäftsbereich bei sich im Haus verstärkt auf- und ausbauen wollte, kam die jüngste Entwicklung des Schweißgeräteherstellers gerade zur rechten Zeit. Die Werft hat sofort einige Verfahrensprüfungen (Welder Procedure Qualification) mit 6-mm-Platten und V-Schweißnahtvorbereitungen sowie symmetrischen X-Schweißnahtvorbereitungen durchgeführt und eine von beiden Seiten geschweißte Kehlnaht-Verbindung ausgeführt. »Am Anfang dieser Prüfungen haben wir die Oberflächen noch gereinigt, da wir in der Vergangenheit damit viele Probleme z. B. durch instabile Lichtbögen hatten«, erläutert Forman. Später habe man auf diese Schweißvorbereitung verzichtet, da beim Schweißen mit TPS/i kaum einen Unterschied zwischen einer Schweißnaht mit und ohne vorhergehender Entfernung der Oxydschicht festzustellen gewesen sei.Als Konsequenz werde das sonst unvermeidliche Schleifen in den Schweißanweisungen für Aluminiumschiffe weggelassen, was für SLOB einen großen Zeit- und Kostenvorteil bedeute, so die Schiffbauer.

Alu-Schweißen mit der TPS/i

SLOB hat innerhalb von drei Wochen mit allen bisher nur für Stahl zertifizierten Schweißern unter Verwendung von TPS/i Schweißprüfungen an Aluminium für viele Schweißpositionen, einschließlich einer Stumpfnaht über Kopf, durchgeführt. (6 bis 8mm Aluminium-Magnesium-Bleche unter Schutzgas mit 70% Helium- und 30% Argonanteil). Der Lichtbogen sei dank des neuen Pulsprozesses PMC (Pulse Multi Control) extrem stabil, beschreiben die Schweißer.

Wie Forman erzählt, war selbst der Mitarbeiter eines Klassifizierungsunternehmens von der Optik der Naht absolut überrascht: Der Fachmann erklärte begeistert, dass die Schweißnähte schöner seien, als die, die er bei auf Alu-Schweißen spezialisierten Unternehmen zu sehen bekomme.

Röntgenuntersuchungen bekräftigten den optischen Eindruck des Experten, wie Forman berichtet: »Die Röntgenbilder zeigen Nähte, so homogen und sauber, wie sie den Prüfern nach eigenem Bekunden seit mehreren Jahren nicht mehr untergekommen sind.«

Bei den untersuchten Proben handelte es sich um die ersten drei bei SLOB mit TPS/i geschweißten Platten. »Die dabei verwendeten Parametereinstellungen konnten so direkt für die Schweißanweisung übernommen werden«, erklärt Forman.

Damit Anwender wie SLOB von den Schweißeigenschaften der TPS/i profitieren können, hat Fronius zudem den kompakten Drahtvorschub WF 25 i Case für 300mm-Spulen entwickelt. Dieser gewährleiste den im Schiffbau geforderten großen Aktionsradius der Schweißer, heißt es. Deshalb eigne es sich speziell im Bereich Aluminium«, urteilt Forman abschließend.

Autor: Dipl.-Ing. Franz Roßmann

Technikjournalist

f.rossmann@b2bkommunikation.de