Rohrbiegetechnik beflügelt den Schiffbau

Früher dauerte der Bau eines neuen Kreuzfahrtschiffes zwei Jahre; Heute wird es in nur wenigen Monaten auf den Markt gebracht. Rohrbiegehersteller müssen ihre Produktion beschleunigen.

Um im wettbewerbsintensiven maritimen Umfeld zu bestehen, müssen Schiffbauer auf der ganzen Welt immer schneller produzieren. Während der Bau eines neuen Kreuzfahrtschiffes früher zwei Jahre dauerte, dauert der Stapellauf heute nur noch wenige Monate. Die Durchlaufzeiten in der maritimen Industrie wurden drastisch verkürzt.

OEMs der maritimen Industrie geben diesen Druck an ihre Zulieferer weiter, darunter Rohr- und Rohrbiegehersteller, die Produktionstechnologien fordern, die Zeit und damit Kosten sparen und die Produktivität steigern.

Auf Tankern, Containerschiffen und Kreuzfahrtschiffen sind kilometerlange Rohrleitungen mit großem und kleinem Durchmesser installiert, um Treibstoff, Wasser, Öle, Gase und Hydraulikflüssigkeiten zu transportieren, die teilweise unter hohem Druck stehen.

Das Biegen von Rohren und Rohren für die komplexen Anforderungen der Schiffbauindustrie bringt viele Herausforderungen mit sich. Hersteller müssen enge Zeitvorgaben einhalten. Die Rohr- und Leitungsmaterialien weisen eine hohe Zugfestigkeit auf, wodurch die Biegemaschinen anspruchsvollen Bedingungen ausgesetzt sind. Da der Platz an Bord sehr begrenzt ist, müssen die Produkte mit besonders kleinen Radien gebogen werden. Die Rohr- und Leitungsbiegemaschinen sind im Dauereinsatz, um hohen Volumenanforderungen gerecht zu werden.

Die Produktionszeit ist ein entscheidender Wettbewerbsfaktor für Werften (vglDie Schiffbauindustrie Untertitel unten). Je schneller das Schiff zu Wasser gelassen wird, desto besser. Ausfallzeiten kosten Zeit und Geld. Deshalb muss es so weit wie möglich vermieden werden.

Rüstzeiten. Die Anforderungen an kürzere Umrüstzeiten an Rohrbiegemaschinen sind gestiegen, daher sind schnelle Werkzeugwechsel von zentraler Bedeutung. Daher ist eine kontinuierliche Rüstzeitoptimierung von entscheidender Bedeutung.

Die Steuerung spielt eine große Rolle. Zunehmend können die Biegemaschinen den Werkzeugwechsel selbst vorbereiten und begleiten, während bisher ein manuelles Kurbeln erforderlich war. Multistack-Biegewerkzeuge machen den größten Unterschied hinsichtlich der Umrüstzeiten. Sie ermöglichen das Biegen von Rohren mit unterschiedlichen Nennweiten auf einer Maschine ohne Umrüstung. Dank der ausgefeilten Steuerungs- und Maschinenkonzepte konnten die Umrüstzeiten im Laufe der Jahre um bis zu 80 % gesenkt und dadurch die Maschinenauslastung und Produktivität gesteigert werden.

ERP-Software. Um die Zeitpläne des Schiffbaus erfolgreich einhalten zu können, muss der Hersteller alle Komponenten genau zum richtigen Zeitpunkt und am richtigen Ort zur Verfügung haben. Für die gebogenen Rohre ist eine Just-in-time-Lieferung erforderlich. Das richtige Rohr muss zum richtigen Zeitpunkt installiert werden, ohne dass es vorher monatelang gelagert werden muss.

Die ERP-Software der Werften bildet den gesamten Produktionsprozess ab, sodass alle Prozessschritte nahtlos ineinandergreifen. Dies gilt auch für die Installation der Rohrleitungen an Bord. Daher müssen auch die eingesetzten Rohrbiegemaschinen über eine Schnittstellenfähigkeit verfügen. Die Software der Biegemaschine muss sich einfach in das übergeordnete Softwaresystem integrieren lassen und eine Vernetzung mit den anderen Produktionssystemen ist erforderlich.

Das System in einem Schiff, das Treibstoff, Wasser, Öle, Gase und Hydraulikflüssigkeiten transportiert, besteht aus kilometerlangen Rohren und Leitungen.

Da es hier jedoch keinen einheitlichen Industriestandard gibt, gehen Biegemaschinenhersteller individuell auf jeden Anwender und seine spezifische Software ein. Damit der Datenaustausch zwischen den Maschinen und Anlagen anwenderspezifisch umgesetzt werden kann, muss die Biegetechnik über eine flexible Software und Steuerung verfügen. Das System muss flexibel genug bleiben, um es dem Verarbeiter zu ermöglichen, auf notwendig werdende Planänderungen oder Reparaturen zu reagieren und die dafür benötigten Rohre schnell herzustellen.

Auch die maritime und Offshore-Industrie setzt auf zunehmend zugfestere Materialien. Denn die Wartung stellt einen erheblichen Kostenfaktor dar. Je länger die Wartungszyklen der Rohr- und Rohrsysteme sind und je länger die Zeit bis zum Austausch einer Leitung dauert, desto geringer sind die Lebenszeitkosten eines Schiffes oder einer Ölplattform.

Um die Wartungszyklen effektiv zu verlängern, verwenden Hersteller hochfeste Materialien wie korrosionsbeständige Legierungen und Edelstahl. Aufgrund ihrer Zusammensetzung sind diese Legierungen jedoch spröder und daher schwieriger zu biegen. Diese Materialien bringen neue Anforderungen mit sich, die auch den Einsatz sehr robuster und leistungsstarker Maschinen erfordern.

Eine zusätzliche Herausforderung stellen Schwankungen im Rohmaterial dar. Sowohl der Rohrdurchmesser als auch die Wandstärke, die für den Einsatz in der maritimen Industrie hergestellt werden, unterliegen bestimmten Toleranzanforderungen, die in der Norm DIN EN ISO 1127 geregelt sind. Zum Beispiel bei 8-Zoll-NPS [Nennrohrgröße]-Durchmesser. Bei Rohren mit einem Durchmesser von 219 mm kann es zu Abweichungen im einstelligen Millimeterbereich kommen.

Eine Rohrbiegemaschine sollte solche Abweichungen weitestgehend ausgleichen können. Weicht der tatsächliche Rohrdurchmesser vom Nenndurchmesser ab, kann es zu Schwierigkeiten beim Biegevorgang kommen. Ist der Durchmesser beispielsweise größer als angegeben, ist beim Biegen eine größere Spannkraft erforderlich. Je besser die Maschine selbst solche Schwankungen ausgleichen kann, desto stärker kann das Rohr vom Optimum innerhalb der Normspezifikation abweichen.

Der Schiffbau stellt hohe Qualitätsanforderungen an seine Komponenten. Die Einhaltung der Wandverdünnungs- und Faltenbildungsanforderungen wird durch zahlreiche Normen geregelt und ist daher ein wichtiges Akzeptanzkriterium, an dem Lieferanten gemessen werden. Wenn beispielsweise beim Transport von Medien unter hohem Druck durch die Rohrleitungen an Bord die Rohrwände zu dünn sind, kann dies die Sicherheit beeinträchtigen. Diesem Druck müssen die Rohre standhalten.

Auch hier setzen Schiffbauer zunehmend auf anspruchsvolle hochfeste Materialien mit dünneren Wandstärken. Die einzuhaltende Wandstärke bestimmt somit von Anfang an den gesamten Biegeprozess. Neben einer leistungsstarken Grundmaschine ist die Steuerungstechnik entscheidend für präzise Biegeergebnisse zur Einhaltung geforderter Normen.

Der Platz an Bord ist sehr gefragt. Je weniger Platz Rohr- und Leitungsnetze für Kraftstoffe, Wasser, Öle, Gase und Hydraulikflüssigkeiten beanspruchen, desto mehr nutzbarer Raum bleibt für Passagiere und Frachtcontainer – also für das, was Schifffahrtserlöse einbringt. Dies erhöht die Kosteneffizienz.

Eine Biegemaschine für den Schiffbau muss robust genug sein, um den Materialanforderungen und den Anforderungen an enge Radien gerecht zu werden.

Um Platz und damit Kosten zu sparen, setzen Schiffbauer auf platzsparende Rohrleitungssysteme. Hierzu müssen die Rohre mit besonders engen Radien gebogen werden. Moderne Rohrbiegemaschinen können Biegeradien von 1,5xD erreichen. Abhängig von den Projektanforderungen und der verwendeten Maschine ist sogar ein Biegeradius von nur 1,0xD möglich.

Dieses Berechnungsbeispiel zeigt den Vorteil kleiner Biegeradien: Ein 90-Grad-Rohrbogen mit einem 8,6-Zoll-Rohrbogen. Durchm. mit einem Biegeradius von 1,5xD nimmt ca. 1,48 Quadratfuß Einbauraum ein. Bei einem Biegeradius von 3,0xD erhöht sich der benötigte Bauraum auf 4,56 qm. In diesem Fall ergibt sich durch den kleinen Biegeradius eine Platzersparnis von rund 67 %. Hochgerechnet auf viele Meilen Pipeline auf einem Schiff ist der Effekt immens.

Allerdings stellt die Herstellung kleiner Biegeradien besondere Anforderungen an die eingesetzte Biegetechnik. Um die enormen Kräfte, die beim Biegen entstehen, zuverlässig aufnehmen zu können, muss die Grundmaschine stabil konstruiert sein.

Die Spannfunktionen benötigen ausreichende Kraftreserven, denn je kleiner der zu biegende Rohrradius ist, desto größer ist die erforderliche Spannkraft beim Biegen. Unter Spannkraft versteht man den Druck, mit dem das Rohr beim Biegevorgang gegen das Werkzeug gedrückt wird. Biegeradien von 1,5xD erfordern enorme Spannkräfte und eine genau darauf ausgerichtete Maschine.

Um eine ausreichend große Spannkraft für kleine Radien aufzubringen sowie anspruchsvolle Materialien wie Edelstahl zuverlässig biegen und Materialschwankungen ausgleichen zu können, muss eine Rohrbiegemaschine stabil konstruiert sowie besonders leistungsstark und langlebig sein. Bei der Gestaltung ist viel Erfahrung und technisches Fachwissen erforderlich.

Schnelle und robuste Maschinen ermöglichen das Biegen besonders kleiner Radien in kurzer Zeit für die maritime Industrie. Entscheidend ist dabei die schnittstellenfähige Gestaltung der Maschinen, ihrer Komponenten und der Software, damit sich die Biegetechnik problemlos in die gesamte Produktionskette integrieren lässt.

Weitere Produktivitäts- und Effizienzsteigerungen werden durch die Integration der Biegetechnik – nicht nur softwareseitig, sondern ganzheitlich – in die gesamte Produktionslogistik erzielt.

Auf die Verknüpfung und Automatisierung vor- und nachgelagerter Prozessschritte wird großer Wert gelegt. Denn die Biegetechnik erhöht nicht nur die Produktivität beim Rohrbiegen, sondern macht auch alle damit verbundenen Prozesse effizienter.

Zu automatisierten Biegezellen umgerüstete Systeme vereinfachen und beschleunigen zudem Prozesse wie das Be- und Entladen der Maschine, die Zustellung von Rohrabschnitten über das interne Fördersystem, die Entnahme gebogener Rohre und das Einsetzen von Flanschrohren und Rohren.

Im Jahr 2019 wurden weltweit mehr als 11 Milliarden Tonnen Fracht gelöscht; Im Jahr 2018 stachen weltweit mehr als 28 Millionen Kreuzfahrtpassagiere in See.

Damit sowohl Schiffbauer als auch Rohrhersteller den heutigen Anforderungen gerecht werden können, müssen Biegemaschinen mit entsprechenden Schnittstellenfunktionen und modernsten Steuerungen konzipiert sein, damit Rohrbiegehersteller flexibel auf kundenspezifische Anforderungen reagieren und auf immer neue Anforderungen reagieren können. sich verändernde Produktionsherausforderungen.

Die maritime Industrie ist eine der Superlative. Dies verdeutlicht ein kurzer Blick auf einige Kennzahlen.

Knapp 11,1 Milliarden Tonnen Fracht wurden 2019 im weltweiten Seehandel gelöscht. Mehr als 28 Millionen Kreuzfahrtpassagiere stach 2018 weltweit in See. Die größten Kreuzfahrtschiffe der Welt nehmen inzwischen bis zu 5.500 Passagiere gleichzeitig an Bord.

Die größte Schiffbaunation ist China. Das Land war 2019 mit einem Auftragsvolumen von rund 27 Millionen kompensierten Bruttotonnen führend in der globalen Schiffbauindustrie, gefolgt von Südkorea und Japan. Deutschland liegt an vierter Stelle.

Die deutsche Schiffbau- und Offshore-Zulieferindustrie ist stark mittelständisch geprägt. Nach Angaben des Bundeswirtschaftsministeriums beschäftigten die rund 400 Unternehmen der Branche im Jahr 2019 rund 64.500 Mitarbeiter und erwirtschafteten einen Umsatz von 13,6 Milliarden US-Dollar. Mit einer Exportquote von 75 % liegen die wichtigsten Absatzmärkte im Ausland. Nach Europa und Asien entfallen 11,4 % des Umsatzes auf Nordamerika.

Früher dauerte der Bau eines neuen Kreuzfahrtschiffes zwei Jahre; Heute wird es in nur wenigen Monaten auf den Markt gebracht. Rohrbiegehersteller müssen ihre Produktion beschleunigen.

Im Jahr 2019 wurden weltweit mehr als 11 Milliarden Tonnen Fracht gelöscht; Im Jahr 2018 stachen weltweit mehr als 28 Millionen Kreuzfahrtpassagiere in See.

Rohrbiegemaschinen wie diese CNC 220 HD mit Multistock-Biegewerkzeugen ermöglichen das Biegen von Rohren mit unterschiedlichen Nennweiten auf einer Maschine ohne Umrüstung.