Von Wasserstoff bis Hochleistungsstahl: 23. Tagung Schweißen in der maritimen Technik und im Ingenieurbau

Brauner Filter – weißer Filter: Der DINSE Rauchabsaugbrenner im Live-Test

Die weltberühmte DINSE-Stecker ist längst nicht alles – hiervon konnten sich die Gäste an Tag 1 direkt vor Ort ein eindrucksvolles Bild machen: In der DINSE Firmenzentrale in Norderstedt erwarteten sie ein breites Produktportfolio, komplexe Produktionsabläufe und eine außergewöhnliche Fertigungstiefe. Neben diversen Komponenten wie z. B. Drahtfördersystemen für das Laserschweißen werden hier in erster Linie alle erdenklichen Arten von Brennern produziert, darunter zahlreiche Sonderanfertigungen, z. B. mit maßgeschneiderten Hälsen, von besonders lang bis zum speziellen Winkel. Bei der Montage wird viel in Handarbeit geleistet; ist alles zusammengesetzt, wird akribisch jedes einzelne Stück auf seine Dichtigkeit und den richtigen Gasdurchfluss getestet. Als Höhepunkt des Rundgangs durch die Werkhallen erhielten die Besucher eine Vorführung des jüngst von DINSE entwickelten Rauchabsaugbrenners, der einen Erfassungsgrad von 99,5 % erreicht – das Publikum konnte dies im Live-Vergleich mit einem herkömmlichen Brenner mit eigenen Augen miterleben.

Rüstungsindustrie: Kapazität hochfahren mit Robotern

An Tag 2 eröffnete Armin Schlieter, Geschäftsführer der SLV Nord und Vorsitzender des Tagungskomitee, den Vortragstag, indem er zunächst DINSE für die hervorragende Werksführung dankte und die steigende Bedeutung der maritimen Technik und des Ingenieurbaus in der veränderten politischen Lage hervorhob. Zudem stellte er alle ausstellenden Firmen vor und bedankte sich für die teils langjährige Partnerschaft mit diesen.

Ganze 355 Mrd. Euro will die Bundesregierung bis 2040 in militärische Ausrüstung investieren, die Rüstungsindustrie muss dazu ihre Kapazitäten enorm hochfahren – doch seit Ende des kalten Krieges sind diese stark reduziert, dazu herrscht Fachkräftemangel: Mit diesem hochaktuellen Dilemma startete das Vortragsprogramm. Um die geforderte Produktionsmenge zu erreichen, so die Folgerung von Referent Heiko Hedderoth von DINSE, verbleibt der Rüstungsindustrie allein die Investition in Automatisationssysteme. Denn nur Schweißroboter und Cobots können rund um die Uhr in Einsatz sein und bei gleichzeitiger Entlastung des Personals die hohe Qualität liefern, zu der Hersteller von Waffen­systemen verpflichtet sind. Um Rüstungskonzernen den Einstieg zu erleichtern, arbeitet DINSE an „schlüsselfertigen“ Komplettlösungen, sogenannten „Turnkey-Solutions“.

Mit einer ebenso aktuellen Herausforderung ging es weiter: Wasserstoff wird immer populärer als alternativer Energieträger, weshalb vermehrt Systeme zu seinem Transport und seiner Lagerung gebraucht werden, vor allem in flüssiger Form als LH2. Da der Siedepunkt jedoch bei -253°C. liegt, ist die Auswahl möglicher Werkstoffe für Behälter, Leitungen und Armaturen stark einschränkt. Wie Rolf Paschold von der ESAB Welding & Cutting GmbH detailliert zeigte, erweisen sich Stähle mit höherem Nickelanteil, wie 1.4404 / AISI 316L, wegen ihrer Tiefkaltzähigkeit und Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung als am geeignetsten. Paschold ging in seinem Vortrag ebenfalls auf entsprechende europäische Regelwerke sowie spezielle Erfordernisse beim Transport in Form von Derivaten wie z. B. Ammoniak ein.

Führungsdraht hält Schweißgeschwindigkeit konstant 

Eine praktische Alltagshilfe für das MIG/MAG-Handschweißen, die gerade auch vor dem Hintergrund des Fachkräftemangels für Betriebe attraktiv sein kann, präsentierte als nächstes Martin Juhn von Fronius Deutschland: Beim "Velocity-Assisted-Welding" („Velo®“) sorgt ein Führungsdraht, der den Brenner in Schweißrichtung schiebt, für eine konstante Schweißgeschwindigkeit. Neben der Vorschubbewegung übernimmt der Draht, der dabei selbst aufgeschmolzen wird, auch die Positionierung und Zentrierung des Brenners entlang der Fügelinie. Die Anforderungen an die manuelle Brennerführung sind damit erheblich reduziert: Eine zweite Hand ist nicht mehr erforderlich, es sind höhere Schweißgeschwindigkeiten möglich, und auch wenig erfahrene Schweißer können leichter gleichmäßige Schweißnahtqualitäten erreichen.

Vom Handschweißen ging es direkt weiter zum 3D-Druck: Wie Dr.-Ing. Gerrit Hohenhoff vom TÜV Nord feststellte, ist Additive Fertigung in der maritimen Technik längst etabliert, ob zur Herstellung von Schiffs-Ersatzteilen in Häfen oder direkt an Bord, zur Produktion komplexer Geometrien oder sogar in Form von komplett gedruckten Booten. Allein das Vertrauen in die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit der Technik hinke der Verwendung noch hinterher. Um hier Abhilfe zu schaffen und eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten, bietet der TÜV Nord die Herstellerzertifizierung nach DIN EN ISO/ASTM 52920 an, deren Ablauf und Prüfungsinhalte Hohenhoff in seinem Vortrag ausführlich vorstellte.

Kleben unter extremen Bedingungen

Ein weiteres alternatives Fügeverfahren stand bei der nächsten Referentin im Fokus: Dr.-Ing. Amelie Knape vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) entführte die Zuhörer in die Welt der Klebtechnik. Zentrale Anwendungsfelder hierfür sind im maritimen Bereich z.B. Offshore-Windenergieanlagen oder Pipelines. Die extremen Bedingungen auf See stellen dabei jedoch besondere Anforderungen an die Auswahl der Klebstoffe, so müssen diese neben ihren mechanischen Eigenschaften z. B. gegen Korrosion, Kälte, Feuchtigkeit und biologischen Bewuchs beständig sein. Knape berichtete detailliert zu Experimenten zur Eignung verschiedener Klebstoffe mit vom Fraunhofer IFAM entwickelten speziellen Prüfmethoden.

Wärmeeinflusszone – der wunde Punkt hochfester Stähle 

Das Nachmittagsprogramm startete mit gleich zwei Präsentationen von Forschungsergebnissen zum Schweißen hochfester Stähle. Bei all ihrer hohen Belastbarkeit und ihrem Potenzial für den Leichtbau haben diese bzgl. ihrer Schweißeignung einen wunden Punkt – die Wärmeeinflusszone. Martin Neumann von der TU Chemnitz nahm die Zuhörer tief mit in die Werkstofftechnik, indem er aufzeigte, wie es hier durch die thermische Beanspruchung des Schweißens zu Festigkeitsverlusten („Softenings“) kommen kann. Dabei verhielten sich verschiedene Stähle in den durchgeführten Experimenten sehr unterschiedlich, selbst wenn sie derselben Festigkeitsklasse angehörten. 

Wie wirkt sich dies nun auf die tatsächliche Tragfähigkeit der Bauteile aus? Dieser Frage ging Brian Rust von der Technischen Universität Dresden nach. Experimentelle Untersuchungen an einseitig geschweißten T-Stößen zeigten hierbei, dass die Zugtragfähig­keit mit zunehmender Abkühlzeit und zunehmender Ausdehnung der Wärmeeinflusszone abnimmt. So konnten Reduzie­rungen von bis zu 13 % bei HV-Nähten und bis zu 16 % bei Kehlnähten festgestellt werden. 

Nahtnachbearbeitungen per Laser und Wasserstrahl

Nahtnachbearbeitung – dieses Thema stand bei den nächsten beiden Vorträgen im Mittelpunkt. Wie beeinflussen verschiedene Nachbearbeitungsverfahren die Ermüdungsfestigkeit von Schweißnähten im maritimen Bereich? Und kann evtl. die Lasertechnologie als Alternative zum etablierten Strahlen dienen, bringt sie doch Vorteile wie z. B. eine hohe Präzision, Flexibilität und Automatisierbarkeit mit sich? Versuche hierzu präsentierte Gyde Andresen-Paulsen vom Deutschen Maritimen Zentrum e. V. (DMZ). Hierbei zeigte sich jedoch, dass Lasernachbehandlungen, sowohl hand- als auch robotergeführt, dem konventionellen Strahlen deutlich unterlegen waren, das seinerseits die Ermüdungsfestigkeit zuverlässig und kostengünstig verbesserte.

Kane Falco ter Veer vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR) widmete sich demgegenüber der nachträglichen Bearbeitung von per Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) gefertigten Bauteilen – hier nun im Verfahren der abrasiven Wasserstrahlbehandlung (AWJ). Ein Hochdruckwasserstrahl mit abrasiven Partikeln trifft dabei auf die durch den schichtweisen Aufbau der Schweißraupen ausgeprägt wellige Oberfläche der Werkstücke. Ter Veer untersuchte die Auswirkung der Parameter Wasserstrahldruck, Verfahrgeschwindigkeit, Düsenabstand und Düsenwinkel auf die Oberflächentopographie. Dabei zeigte sich die abrasive Wasserstrahlbehandlung als vielversprechendes, die Ermüdungsfestigkeit deutlich erhöhendes Verfahren zur Nachbearbeitung, wobei allerdings eine sorgfältige Abwägung zwischen den positiven Effekten und dem unvermeidbaren Materialabtrag notwendig sei.

Herzlichen Dank an unsere Aussteller: