Rohrschneiden mit Roboter-Technologie

Rohrbearbeitung durch Roboter: Der mit einem Autogenbrenner ausgestatteter Roboterarm ist an der Außenseite des Schneidportals angebracht. (Bilder: MicroStep)

Die Jan De Nul-Gruppe (JDN) gilt unter anderem als führender Experte für Baggerdienstleistungen zu Wasser sowie für spezialisierte Dienstleistungen für die Offshore-Industrie im Bereich Öl, Gas und erneuerbare Energien. Dabei ist die kontinuierliche Investition in neuste Technologie und Ausrüstung ein wichtiger Teil ihrer Erfolgsstrategie. Dies veranschaulicht beispielsweise die Flotte von JDN: Diese besteht aus mehr als 85 Schiffen, von denen mehr als die Hälfte, 47, zwischen 2007 und 2013 gebaut wurden. Darunter Exemplare, die bis heute Rekorde halten: So arbeitet die Gruppe mit den größten Schleppsaugbaggern der Welt, den Schwesterschiffen Cristóbal Colón und Leiv Eiriksson mit einer Behälterkapazität von 46.000 m³ und einer Tiefenreichweite von bis zu 155 m, sowie den leistungsstärksten Unterwasserinstallationsschiffen Simon Stevin und Joseph Plateau.

MicroStep lieferte für die Jan De Nul Gruppe die komplette Schneidlösung: mit einem 12.000 x 3.000 mm großen Schneidbereich zum Fasen-, Plasma- und Autogenschneiden sowie einer Zone für die Rohrbearbeitung mittels Roboter.

José Pycke
Werkstattleiter der Jan De Nul Gruppe

„Die Plasma-Autogenschneidanlage mit integriertem Roboter hat vor allem eine erhebliche Zeitersparnis bewirkt, da nun die gesamte Schweißnahtvorbereitung automatisch und in einem Schritt erfolgt, was auch die Qualität erhöht.Zudem sind wir beim Rohrschneiden wesentlich flexibler geworden.
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Eigener Schiffsbau

Bemerkenswerterweise ist Jan De Nul eine der wenigen Baggerfirmen, die ihre Schiffe und Ausrüstung zu einem großen Teil selbst konstruieren und herstellen. Dafür gibt es gute Gründe. „Wir produzieren viele komplexe Teile mit ungewöhnlichen Formen und das erfordert viel Know-how. Wir denken, dass wir diese komplexen Teile selbst am besten herstellen können. Außerdem möchte man dieses Wissen im eigenen Haus behalten und nicht auslagern. Vor allem haben wir aber auch eine bessere Kontrolle über die Lieferzeiten – und dann ist da auch noch der Qualitätsfaktor“, erklärt José Pycke, Werkstattleiter der Jan De Nul Gruppe. 70 Mitarbeiter arbeiten in der Produktion. Diese gliedert sich in einen Materialvorbereitungsbereich, eine Schweißwerkstatt und eine Bearbeitungswerkstatt, die für die Bearbeitung sehr großer Teile ausgerüstet ist. Die größte Vertikaldrehmaschine kann beispielsweise Teile mit einem Durchmesser von bis zu 5,5 Metern bearbeiten.

Der Autogenbrenner ermöglicht in Verbindung mit der Kinematik des Roboters die vollumfängliche Bearbeitung von Rohren bis 2.000 mm Durchmesser und mit Wandstärken bis zu 80 mm.

Komplette Schneidlösung für alle Anforderungen

„Unsere alte Autogenschneidanlage war noch funktionsfähig, aber wir konnten damit keine Schweißnahtvorbereitungen machen. Wir mussten die Fasen mit einem manuellen Autogenschneider oder einem Winkelschleifer nachträglich anbringen. Das nahm viel Zeit in Anspruch. Die Maschinen von MicroStep haben dieses Problem gelöst“, betont Pycke.

MicroStep lieferte die komplette Schneidlösung: mit einem 12.000 x 3.000 mm großen Schneidebereich für Bleche bis 150 mm Dicken und einer Zone für die Bearbeitung mittels Roboter. Dieser ist an der Außenseite des Schneidportals angebracht und kann Rohre bis Ø 2.000 mm und mit Wandstärken von bis zu 80 mm bearbeiten. Die Herausforderung bestand darin, das Schneiden und Positionieren von Rohren im gesamten geforderten Durchmesserbereich (Ø 100 bis 2.000 mm) und bei allen verwendeten Wandstärken zu gewährleisten und gleichzeitig eine technische Lösung vorzuschlagen, die eine optimale Handhabung von Rohren innerhalb der gegebenen Produktionsbedingungen ermöglicht.

Die Lösung war ein Autogenbrenner, der mittels eines Roboterarms positioniert wird. Diese Lösung bietet eine hohe Bewegungsflexibilität und ist nicht durch die Höhe des Portals begrenzt. So war es möglich, die Rohrschneidvorrichtung sowie die Stützrollen direkt auf dem Boden zu platzieren, ohne dass sie unterirdisch versenkt werden mussten – und das, obwohl Rohre mit bis zu zwei Metern Durchmesser geschnitten werden.

Präzises Schneiden von Öffnungen und Konturen

Zur Kompensation möglicher produktionsbedingter Abweichungen der zu schneidenden Rohre von ihrer Idealform wird ein Laserscanner, der im Brennerhalter integriert ist, verwendet. Dieser tastet die Oberfläche des Rohrs an den zu bearbeitenden Stellen ab. Falls Abweichungen festgestellt werden, wird das Schneidprogramm automatisch angepasst, so dass im Ergebnis genauere Schneidergebnisse realisiert werden. Der Einsatz von Scannern in Kombination mit einer ausgefeilten Roboterbewegungssteuerung (Ausgleich der vorhandenen Ungenauigkeiten der Roboterkonstruktion) und der dezidierten 3D-CAM-Software mCAM ermöglicht auf diese Weise das präzise Schneiden von Öffnungen und Konturen unterschiedlichster Formen. Die Rohrschneidzone ist mit einer Sicherheitslichtschranke ausgestattet, die zusammen mit dem Roboter zur Gewährleistung der Betriebssicherheit eingeschaltet wird.

„Die Plasma-Autogenschneidanlage mit integriertem Roboter hat vor allem eine erhebliche Zeitersparnis bewirkt, da nun die gesamte Schweißnahtvorbereitung automatisch und in einem Schritt erfolgt, was auch die Qualität erhöht. Was das Rohrschneiden angeht, wurde nicht nur unsere Reichweite erhöht, wir können auch jede Form schneiden. Im Sinne der Flexibilität haben wir uns deutlich verbessert“, resümiert José Pycke.