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Schlagwort: Industrie 4.0, Produktionsanlagen
Fördermaßnahme: KMU-innovativ: Produktionsforschung (ab 2016)
Forschungsziel: Die Herstellung von Rohrleitungen für Industrieanlagen, speziell für Erdgas-verdichterstationen, unterliegt hohen Anforderungen an deren Passgenauigkeit mit einem Toleranzbereich von ±1 mm. Diese Maßhaltigkeit ist mit einer herkömmlichen manuellen Fertigung nur mit großem Aufwand zu gewährleisten. Momentan werden die Rohrleitungen in einzelnen Segmenten hergestellt und anschließend zu einer Gesamtbaugruppe per Hand verschweißt. Dies bedingt einen hohen Zeitaufwand beim Positionieren der für das Schweißen angeschliffenen Rohrstücke. Häufig tritt der Fall auf, dass bei diesem Anschleifen in der Schweißnahtvorbereitung geometrische Abweichungen festgestellt werden, die nur mit umfangreichen Kenntnissen und Erfahrungen des Schweißers ausgeglichen werden können. Ziel des KMU-innovativ-Projektes Skid ist die Entwicklung von automatisierten Fertigungsprozessen für komplexe Schweißprozesse für Rohrleitungen. Mit dieser wird es ermöglicht, das Verschweißen der einzelnen Rohr- und Flanschbauteile in einer gemeinsamen Schweißvorrichtung automatisiert durchzuführen und den Fertigungsaufwand entscheidend zu minimieren.
Problemstellung
Die Herstellung von Rohrleitungen für Industrieanlagen, speziell für Erdgasverdichterstationen, unterliegt hohen Anforderungen an deren Passgenauigkeit mit einem Toleranzbereich von ±1mm. Diese Maßhaltigkeit ist mit einer herkömmlichen manuellen Fertigung nur mit großem Aufwand zu gewährleisten. Momentan werden die Rohrleitungen in einzelnen Segmenten hergestellt und anschließend zu einer Gesamtbaugruppe per Hand verschweißt. Dies bedingt einen hohen Zeitaufwand beim Positionieren der für das Schweißen der angeschliffenen Rohrstücke. Häufig tritt der Fall auf, dass bei diesem Anschleifen (Schweißnahtvorbereitung) geometrische Abweichungen zu verzeichnen sind, die nur mit umfangreichen Kenntnissen und Erfahrungen des Schweißers ausgeglichen werden können.
Ziel
Ziel des KMU-innovativ Projektes Skid ist die Entwicklung von automatisierten Fertigungsprozessen für komplexe Schweißprozesse für Rohrleitungen. Mit der geplanten Entwicklung wird es ermöglicht, das Verschweißen der einzelnen Rohr- und Flanschbauteile in einer gemeinsamen Schweißvorrichtung automatisiert durchzuführen und den Fertigungsaufwand entscheidend zu minimieren.
Vorgehensweise
Aus einer Klassifizierung der Schweißnahtvorbereitungsfehler werden Anforderungen an deren Erkennung und Ausgleich abgeleitet. Die Anforderungen an das Spannen und Justieren der einzelnen Rohrstücke bilden die Grundlage für die Entwicklung, Bau und Erprobung der neuartigen Spannvorrichtungen und der sensorischen Maßhaltigkeitskontrolle. Entscheidend dabei ist die Ermittlung der exakten Positionierung zueinander. Darauf aufbauend erfolgt die Entwicklung und Erprobung einer Scaneinheit zur Ermittlung von geometrischen Abweichungen an den Rohrstücken. Die automatische Korrektur erfolgt durch zu entwickelnde Schweißparameter. Die Umsetzbarkeit des Konzepts wird sowohl durch Mechaniksimulationen als auch durch die prototypische Realisierung und mechanische Erprobung am Beispiel einer typischen Skid-Rohrleitung nachgewiesen.
Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch das Projekt können zukünftig die Passgenauigkeit von gefertigten Rohrleitungen wesentlich erhöht, der Montageaufwand verkürzt sowie gleichzeitig der Umfang an evtl. auftretenden Nacharbeiten entscheidend reduziert werden. Der potentielle Kundenkreis für das automatische Vorricht- und Schweißsystem umfasst alle Anlagenbauer, die komplexe Rohrleitungen fertigen und montieren. Dabei handelt es sich um Errichter und Betreiber von Rohranlagen für Kühlsysteme in Großhandelslagern über Luftzerlegungsanlagen in Stahlwerken bis zu Ausrüstungskomponenten für Erdgasverdichterstationen.
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