Fronius TPS/i TWIN: Hier kommt Hightech zum Zug

Im Schienenfahrzeugbau sind makellose Qualität und eine lückenlose Rückverfolgung aller Fertigungsprozesse gefordert – denn schon kleinste Fehler können schnell gravierende Folgen nach sich ziehen. Fronius unterstützt die Hersteller von Lokomotiven, Zügen und Waggons mit leistungsfähigen Schweißsystemen, die nicht nur exzellente Ergebnisse ermöglichen, sondern auch eine umfassende Datenerfassung. Damit ist jede einzelne Schweißnaht bis ins Detail nachvollziehbar – bei manuell bedienten Geräten wie auch beim automatisierten Hochleistungsschweißen.

Das innovative Tandem-Schweißsystem TPS/i TWIN Push von Fronius schweißt mithilfe des TPS/i PMC TWIN-Prozesses auch 15 Millimeter dicke Bauteile – bei doppelter Geschwindigkeit und gleichbleibend hochwertigen Ergebnissen. (Bilder: Fronius International)

Das innovative Tandem-Schweißsystem TPS/i TWIN Push von Fronius schweißt mithilfe des TPS/i PMC TWIN-Prozesses auch 15 Millimeter dicke Bauteile – bei doppelter Geschwindigkeit und gleichbleibend hochwertigen Ergebnissen. (Bilder: Fronius International)

Der Schienenfahrzeugbau boomt: Laut der Datenplattform statista erzielte die Branche 2020 allein im Deutschland einen Umsatz von 5,2 Milliarden Euro – etwa doppelt so viel wie noch vor 15 Jahren. Auch die Corona-Pandemie tat diesem Wachstum keinen Abbruch, denn schließlich spielen Schienenfahrzeuge für die Verkehrswende hin zu einem nachhaltigen Personen- und Güterverkehr eine zentrale Rolle. Die Bahn ist in der Regel um ein Vielfaches emissionsärmer und verursacht weniger Umweltschäden als Flugzeuge oder Autos – und dieser Fakt gewinnt in Zeiten eines rapide fortschreitenden Klimawandels massiv an Bedeutung.

Unter dem Begriff Schienenfahrzeugbau versteht man im Wesentlichen die Herstellung und Instandhaltung von Lokomotiven, Triebzügen, Triebwagen, Waggons und Schienenbaufahrzeugen. Innerhalb dieser Branche sind die Anforderungen jedoch äußerst divers: So müssen zum Beispiel Straßen- und Stadtbahnen für den Einsatz in urbaner Umgebung besonders leicht zu beschleunigen und abzubremsen sein. Bei Bahnen, die etwa in Küstenregionen extrem viel Feuchtigkeit ausgesetzt sind, ist der Korrosions- und Rostschutz ein wichtiger Faktor. Züge für den Personenfernverkehr müssen für immer höhere Geschwindigkeiten, Güterlokomotiven hingegen für gigantische Zugkräfte ausgelegt sein. Diese Variantenvielfalt spiegelt sich auch in den Fertigungsprozessen sowie den verwendeten Materialien wider.

Makellose Qualität und lückenlose Rückverfolgung aller Fertigungsprozesse sind im Schienenfahrzeugbau unerlässlich – die leistungsfähigen Schweißsysteme von Fronius machen dies möglich.

Makellose Qualität und lückenlose Rückverfolgung aller Fertigungsprozesse sind im Schienenfahrzeugbau unerlässlich – die leistungsfähigen Schweißsysteme von Fronius machen dies möglich.

Hohe Materialvielfalt erfordert flexible Schweißtechnik

Aluminium, ferritische Stähle oder hochfeste Speziallegierungen: Bei der Fertigung von Schienenfahrzeugen kommen viele unterschiedliche Werkstoffe in den verschiedensten Geometrien und Stärken zum Einsatz. Dies ist auch für die verwendete Schweißtechnik eine Herausforderung, die viel Flexibilität erfordert. Sowohl im Produktionsprozess als auch bei der Wartung von Schienenfahrzeugen ist das Schweißen einer der wichtigsten Arbeitsschritte. Etwa 90 Prozent entfallen hierbei auf manuelle Schweißarbeiten, der Rest erfolgt automatisiert – hauptsächlich, wenn es um besonders lange und durchgängige Schweißnähte geht.

Seit 2008 gilt für den Schienenfahrzeugbau beispielsweise in Deutschland die DIN EN 15085, in der die anerkannten Regeln der Technik für diese Branche definiert sind. Betriebe, die Schweißarbeiten in der Fertigung oder Instandhaltung ausführen wollen, müssen ihre Eignung nach dieser Norm nachgewiesen haben und entsprechend zertifiziert sein. Teil dieser Regelungen ist auch eine umfassende und rückverfolgbare Datenerfassung – denn Fehler können dramatische Folgen nach sich ziehen. Experten rechnen damit, dass unerkannte Schweißfehler in etwa eine zehnfache Steigerung der Kosten verursachen, von den Gefahren für Mensch und Umwelt bei einem Unfall oder dem drohenden Image-Verlust für den entsprechenden Bahnbetreiber ganz zu schweigen. Die Qualitätssicherung mithilfe nachvollziehbarer Fertigungsdaten ist daher ein zentrales Thema – und auch die Schweißtechnik muss dafür ausgerüstet sein.

Sämtliche Prozessdaten jederzeit im Blick

Fronius hat für seine Schweißsysteme verschiedene Lösungen im Portfolio, welche die Erfassung und Auswertung relevanter Prozessdaten ermöglichen. Der Hersteller stattet seine Geräte beispielsweise mit den offenen Kommunikations-Schnittstellen OPC-UA oder MQTT aus, mit denen sich diese Informationen in einheitlicher Form zur Verarbeitung weitergeben lassen. Darüber hinaus hat Fronius mit WeldCube ein eigenes Dokumentations- und Analysesystem entwickelt. Anwender können mit dieser Software zahlreiche Daten wie etwa Strom, Spannung, Drahtvorschub, Schweißgeschwindigkeit und -zeit, Lichtbogen- und Dynamikkorrektur oder Jobnummern erfassen, auswerten und visualisieren. Auf diese Weise lassen sich Prozesse optimieren, Fehler frühzeitig erkennen und beheben und die Fertigung der Schienenfahrzeuge lückenlos nachverfolgbar machen.

Zum Einsatz kommt WeldCube zum Beispiel in Verbindung mit Fronius‘ aktueller Stromquellenplattform TPS/i. Die Schweißgeräte dieser Serie sind modular aufgebaut, individuell anpassbar und zeichnen sich durch Vernetzbarkeit sowie umfangreiche Kommunikationsfunktionen aus. Ihre hohe Prozessorleistung ermöglicht es, Schweißprozesse besonders genau zu analysieren und zu kontrollieren. Das sorgt für optimale Ergebnisse bei einer Vielzahl von Schweißaufgaben – eine Flexibilität, mit der die Geräte auch im Schienenfahrzeugbau punkten können. Ebenfalls beliebt in der Branche ist die Baureihe TransSteel, die speziell für den Einsatz bei Stahl entwickelt wurde. Diese Schweißgeräte zeichnen sich durch eine robuste Konstruktion, intelligentes Design und einfache Bedienung aus. Sie verfügen über eigens angepasste Schweißkennlinien, die beispielsweise für ein exaktes Zünd- oder perfektes Abbrandverhalten sorgen.

Durch Zusatzfunktionen wie Lichtbogenlängen- und Einbrandstabilisator sorgt der Pulsschweißprozess PMC dafür, dass jede einzelne Schweißnaht (z.B. bei Achsen) höchsten Qualitätsansprüchen gerecht wird.

Durch Zusatzfunktionen wie Lichtbogenlängen- und Einbrandstabilisator sorgt der Pulsschweißprozess PMC dafür, dass jede einzelne Schweißnaht (z.B. bei Achsen) höchsten Qualitätsansprüchen gerecht wird.

Längsnaht-Fahrwerk FDV 1500: Je 2 Fahrwerke im Erdgeschoß und im ersten Stock schweißen alle vier Schweißnähte gleichzeitig.

Längsnaht-Fahrwerk FDV 1500: Je 2 Fahrwerke im Erdgeschoß und im ersten Stock schweißen alle vier Schweißnähte gleichzeitig.

Schneller schweißen im Tandem

Auch für das automatisierte Hochleistungsschweißen bietet Fronius Technologien, die mit Qualität und Performance überzeugen – zum Beispiel die innovativen TPS/i TWIN Tandem-Schweißsysteme. Dabei erzeugen zwei TPS/i-Stromquellen mit perfekt synchronisierten Lichtbögen ein gemeinsames Schmelzbad. Dies sorgt für eine besonders hohe Prozessstabilität und Abschmelzleistung, qualitativ und optisch einwandfreie Nähte sowie schnelle Schweißgeschwindigkeiten. Vor allem beim Schweißen langer Nähte auf dicken Blechen kann der Tandem-Schweißprozess seine Stärken ausspielen.

Zusätzliche Vorteile erzielen Nutzer in Verbindung mit dem Pulsschweißprozess PMC (Pulse Multi Control): Dieser punktet mit einem tieferen Einbrand, noch höherer Geschwindigkeit und geringerer Wärmeeinbringung. Zusatzfunktionen wie der Lichtbogenlängen- und Einbrandstabilisator sorgen dafür, dass jede einzelne Schweißnaht höchsten Qualitätsansprüchen gerecht wird. Bei einem Kunden, der unter anderem Drehgestellrahmen für Triebwagen und Waggons fertigt und dafür 15 Millimeter dicke Bauteile schweißen muss, konnte Fronius mithilfe des TPS/i PMC TWIN-Prozesses die Schweißgeschwindigkeit sogar verdoppeln – und das bei gleichbleibend hochwertigen Ergebnissen.

Automatenträger mit Fahrwagen mit taktiler Nahtverfolgung und ArcView-Kamerasystem zur Schweißnahtüberwachung.

Automatenträger mit Fahrwagen mit taktiler Nahtverfolgung und ArcView-Kamerasystem zur Schweißnahtüberwachung.

Schienengeführtes Schweißfahrwerk FlexTrack 45 Pro mit Fernbedienung FRC-45 Pro.

Schienengeführtes Schweißfahrwerk FlexTrack 45 Pro mit Fernbedienung FRC-45 Pro.

Automatisiertes Schweißen von Fahrgastzellen

Im Bereich der Aufbauten kommen oftmals Leichtmetalle mit festigkeitssteigernden Legierungen zum Einsatz. Hauptkriterium bei der Verarbeitung dieser Hochfest-Werkstoffe ist deren metallurgische Reaktion bei überhöhter Energieeinbringung. Um diese durch Erhöhen der Schweißgeschwindigkeit zu minimieren und natürlich auch aus wirtschaftlicher Sicht, steigt der Automatisierungsgrad in der Produktion ständig. Fronius hat mit seinen Längsnahtfahrwerken und Portalsystemen auf viele Anforderungen die passende Antwort:

Das Fahrwerk FDV 1500 ist eines der bekanntesten und beliebtesten Fronius-Systeme zum Schweißen von Waggonbaugruppen. Um alle vier Schweißnähte parallel zu schweißen, werden zwei Fahrwerke im Erdgeschoß und zwei Fahrwerke im ersten Stock verwendet. Zudem bietet Fronius Automatenträger mit Fahrwagen, die man zum Schweißen von Wand-, Dach-, und Bodenkomponenten einsetzt. Dabei werden zwei Schweißköpfe synchron in Längsrichtung bewegt. Jeder Kopf hat eine taktile oder Laser-Nahtverfolgung für die automatische Brennerpositionierung. Hauptvorteil der parallelen Schweißung: Weniger Verzug.

Das extrem flexible schienengeführte Schweißfahrwerk FlexTrack 45 Pro kommt hauptsächlich beim Schweißen von Boden- und Dachkomponenten zum Einsatz. Zum Lieferprogramm gehören eine intuitiv bedienbare Fernbedienung, eine ACC-Einheit zur automatischen Anpassung der Brennerdistanz zum Werkstück, lineare und radiale Brennerpendelung für Stumpf- und Kehlnähte sowie eine mechanische Nahtabtastung.

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