Null-Fehler-Produktion dank Temperaturkontrolle

Viele Schweißarbeiten erfolgen unter engen räumlichen Bedingungen. WIG-Schweißungen werden teilweise mit einem Spiegel ausgeführt.

Baltic Workboats (BWB) ist auf die Herstellung von Arbeitsbooten, Patrouillenbooten, Fähren, Katamaranen und anderen Spezialschiffen spezialisiert. Das Unternehmen wurde 1998 gegründet und hat seinen Hauptsitz auf der Insel Saaremaa in Estland. 200 Mitarbeiter konnten bereits mehr als 200 Boote für Kunden in 30 Ländern weltweit mit Längen von bis zu 100 Metern ausliefern. Neben herkömmlichen Dieselmotoren werden auch bereits Hybridantriebe (Diesel/elektrisch) und auch rein elektrisch angetriebene Boote gefertigt. Besonders hervorzuheben ist die von Baltic Workboats patentierte Wavepiercing-Technologie. Diese ist ein innovatives Design für Schiffe, das eine verbesserte Stabilität und Seetüchtigkeit bei hohen Geschwindigkeiten bietet.

Das Konzept der Wavepiercing-Technologie besteht darin, dass der Bug des Schiffsrumpfes in Form eines doppelten V-förmigen Profils geschnitten ist, das in flachen Winkeln in das Wasser eintaucht, wodurch es das Wasser durchtrennt, anstatt es zu zerstreuen. Dadurch entsteht weniger Widerstand und das Schiff kann schneller fahren. Das patentierte Wavepiercing ist besonders wirksam bei hohen Geschwindigkeiten und rauen Seebedingungen. Ein weiterer Vorteil der Technologie ist, dass sie den Kraftstoffverbrauch des Schiffes reduziert. Durch die Reduzierung des Widerstands kann das Schiff bei gleicher Geschwindigkeit mit weniger Kraftstoff betrieben werden, was zu erheblichen Einsparungen bei den Betriebskosten führt.

Um Verzug zu vermeiden, werden die Konstruktionen aufwendig geheftet. Alle Heftnähte müssen vor dem Fertigschweißen entfernt werden.

Denkbar ungünstige Bedingungen für das Aluminiumschweißen

Saaremaa ist die größte Insel Estlands und liegt in der Ostsee. Im Sommer erreichen die Temperaturen normalerweise Höchstwerte von etwa 20 bis 25 Grad Celsius. Die Niederschlagsmenge ist in den Sommermonaten tendenziell höher, mit durchschnittlich etwa 70 bis 80 mm Niederschlag im Monat. Im Winter ist das Klima auf Saaremaa kalt und schneereich. Die Temperaturen fallen normalerweise auf etwa -5 bis -10 Grad Celsius, können aber auch unter -20 Grad Celsius fallen. Insgesamt ist das Klima auf Saaremaa von hoher Luftfeuchtigkeit geprägt, was dazu führt, dass sich oft Nebel bildet. Die Insel ist auch von starken Winden betroffen, insbesondere im Herbst und Winter, wenn die Stürme vom Nordatlantik herüberziehen.

Für das Lichtbogenschweißen von Aluminium sind dies denkbar ungünstige klimatische Bedingungen. Dennoch ist es BWB gelungen, durch die Befolgung einiger wesentlicher Regeln eine ausgezeichnete Schweißnahtqualität zu erzielen. Baltic Workboats baut seine Boote hauptsächlich aus Aluminium, einem leichten und robusten Material, das sich hervorragend für den Bootsbau eignet. Die gegenüber Stahl viel leichteren Boote haben einen wesentlich geringeren Treibstoffverbrauch und eine längere Lebensdauer. Der Werkstoff der Bleche ist naturhartes EN AW 5083 H111 (AlMg4,5Mn) im Dickenbereich von 4 bis 40 mm. Profile werden aus dem aushärtbarem Werkstoff EN AW 6082 T6 (AlSi1MgMn) eingesetzt.

Temperaturkontrolle entscheidend

Der Zuschnitt der Bleche erfolgt durch CNC-Fräsen mit Hartmetallwerkzeugen trocken, also ohne Schmiermittel, was eine für das Schweißen ausgezeichnete Vorbedingung ist. Im gleichen Arbeitsschritt erfolgt eine Markierung und Beschriftung der Zuschnitte, um diese später auch an den richtigen Abschnitten platzieren zu können. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Produktion bei BWB ist die sorgfältige Temperaturkontrolle in den Produktionshallen. Die Hallen werden auf einer konstanten Temperatur von 22 Grad Celsius gehalten, was mit einer umweltfreundlichen Hackschnitzelheizung erreicht wird. Während die Tore geöffnet werden, darf nicht geschweißt werden – eine der Grundregeln des Unternehmens. Die Grundwerkstoffe werden ebenfalls in der beheizten Halle bei kontrollierter Temperatur gelagert. Diese Temperaturkontrolle ist von entscheidender Bedeutung für die Qualität der Schweißnähte, da sie sicherstellt, dass keine Kondensation auftritt und dadurch eine optimale Schweißnahtqualität erzielt wird.

Kondensation kann auf kalten Oberflächen auftreten, die in warme Luft gebracht werden. Beim Schweißen von Aluminium können Kondensation und damit Feuchtigkeit, die aus der Umgebungsluft stammen, zu erheblichen Problemen führen. Feuchtigkeit enthält Wasserstoff, das einzige in Aluminium lösliche Gas. Flüssiges Aluminium hat eine sehr gute Löslichkeit für Wasserstoff. Beim Abkühlen erfolgt jedoch ein Löslichkeitssprung nahe der Erstarrungstemperatur. Der aus der Lösung kommende Wasserstoff führt zu Gasblasen, welche im erstarrenden Werkstoff eingeschlossen werden und dann zu sogenannten Poren führen. Deshalb ist beim Schweißen von Aluminium eine bestmögliche Sauberkeit und Abwesenheit von Feuchtigkeit entscheidend für porenfreie Schweißnähte. Eine konstante Umgebungstemperatur wie bei BWB schließt Kondensation von vornherein aus und ist die Voraussetzung für porenfreie Schweißnähte. Tatsächlich können Oberflächen, auf welchen einmal Kondensation aufgetreten ist, nicht durch einfaches Trocknen wieder „repariert“ werden. Eine neuerliche, spanende Oberflächenreinigung wäre erforderlich.

Regeln für fehlerfreie Schweißnähte

Die bei BWB eingesetzten Schweißprozesse sind das MIG-Impuls- und das WIG-Schweißen. Innerhalb der Boote ist die Zugänglichkeit oft durch die engen Raumverhältnisse sehr beschränkt. Die Schweißer schätzen die konstante, angenehme Umgebungstemperatur, die keine zusätzliche, über die für das Schweißen erforderliche Schutzkleidung hinausgehende und die Beweglichkeit einschränkende Kleidung erfordert. Die für die Lagerung der Grundwerkstoffe geltenden Regeln gelten ebenso für die Schweißzusätze. Vorteilhaft ist dabei die Vakuumverpackung der Schweißdrahtspulen in einer mehrlagigen Aluminium-Verbundfolie. Diese Folie ist diffusionsdicht und gewährleistet, dass auch während Temperaturschwankungen beim Transport oder der Lagerung keinerlei Kondensation auftreten kann. Das Vakuum ermöglicht zusätzlich eine Kontrolle, ob die Verpackung intakt ist. Der Schweißdrahthersteller Migal.Co führt selbst regelmäßige Schweißproben mit anschließender Durchstrahlung durch, um die röntgensichere Verarbeitung nachzuweisen. Die Vakuumverpackung sorgt dafür, dass die Qualität der Produkte auch beim Anwender ankommt. Die verantwortliche Schweißfachingenieurin, Riina Otsason, ist überzeugt, dass erst die konsequente Einhaltung dieser Maßnahmen für die nahezu Null-Fehler-Produktion über Jahre hinweg verantwortlich ist.

Die zentrale Schutzgasversorgung erfolgt über Rohrleitungen aus Edelstahl, wobei teilweise auch Gasflaschen im Bündel eingesetzt werden. Ab der Entnahmestelle kommen ausschließlich hochqualitative Gasschläuche zum Einsatz. BWB verwendet für Blechdicken unterhalb von ca. zehn Millimetern als Schutzgas Reinargon, bei dickeren Blechen oder besonders kritischen Bereichen werden Argon/Helium-Gemische eingesetzt. Um Schweißverzug zu vermeiden, werden die Konstruktionen durch eine Vielzahl von Heftschweißungen in Form gehalten. Diese Heftnähte werden kurz vor dem eigentlichen Schweißen wieder entfernt, um durchgehend fehlerfreie Schweißnähte zu erzeugen. Fehlerfreie Schweißnähte werden honoriert. So erhalten Schweißer qualitätsabhängige Prämien.

Die geforderte Schweißnahtqualität wird durch die jeweiligen Projektanforderungen und durch die Klassifizierungsgesellschaften beeinflusst. In Bereichen unterhalb der Wasserlinie wird die Bewertungsgruppe B (EN ISO 10042) verlangt, oberhalb reicht auch Bewertungsgruppe C. Alle Schweißnähte werden zu 100 Prozent einer Sichtprüfung unterzogen, kritische Bereiche einer PT-Prüfung und weitere Umfänge je nach Forderung durchstrahlt. Die Fehlerrate unterhalb der Wasserlinie ist tatsächlich gleich null.

Engagement für Nachhaltigkeit

Dem Besucher bei BWB fällt die für eine Schiffswerft ungewöhnliche Sauberkeit mit einer Vielzahl von überall präsenten Staubsaugern auf. Die Luftqualität in den Fertigungshallen ist ausgezeichnet und wird durch ein effektives Belüftungs- und Absaugsystem erreicht. Das Engagement von Baltic Workboats für Nachhaltigkeit geht jedoch noch weit über die Heizung in den Produktionshallen aus regenerativen Quellen hinaus. Das Unternehmen hat auf seinem Firmengelände zwei Windräder installiert, die ausreichend Strom für das Werk und benachbarte Häuser erzeugen. Durch diese Maßnahme wird nicht nur der Strombedarf von BWB gedeckt, sondern auch die Umweltbelastung reduziert. Das Unternehmen nutzt auch Recyclingmethoden, um Abfall zu reduzieren und Ressourcen zu schonen. Baltic Workboats ist ein Beispiel dafür, wie ein Unternehmen in der Schiffbauindustrie erfolgreich sein kann, indem es Innovation und Nachhaltigkeit in Einklang bringt.