Königsdisziplin Schiffbau Wertschöpfung durch richtige Schweiss -Technologie

Fähren, Yachten, Cargo-Schiffe, Kreuzfahrtgiganten: In den Docks von Schiffbauunternehmen wie Blohm&Voss ist alles vertreten, was Waren oder Menschen über das Wasser transportiert. Neben dem Neubau finden sich hier auch Schiffe für Wartungs- und Reparaturarbeiten ein oder zur Dockung für den Klasselauf – dem TÜV fürs Schiff. Die Verweildauer in der Werft liegt im Schnitt bei ein bis zwei Wochen. Oft im Einsatz sind hier die Fronius-Stromquellen TransSteel und TPS/i, mit denen bis zu 150 Schweißer an einem Schiff arbeiten.

Rund 40.000 Handelsschiffe transportieren etwa 90 Prozent des weltweiten Warenverkehrs. Die Tendenz ist steigend: Bis 2020 erwarten Experten eine jährliche Zunahme von zwei bis drei Prozent. „Deutsche Werften sind voll mit Aufträgen für die kommenden Jahre“, weiß Martin Juhn, Key Account Manager bei Fronius Deutschland. Vertragssicherheit, Liefertreue und Qualität spielen bei hohen Auslastungen eine große Rolle. Dies spiegelt sich auch in den Anforderungen an die eingesetzten Schweißgeräte wider. Sie müssen einfach zu bedienen, für den Zwei oder Drei-Schicht-Betrieb ausgelegt und robust sein, denn Wetter und häufig wechselnde Benutzer gehen nicht immer besonders umsichtig mit den Geräten um.

ZEIT IST GELD

„Die laufenden Kosten sind beträchtlich – es sind hohe Summen pro Stunde im Dock zu bezahlen“, berichtet Juhn. Die Schweißer stehen unter dem Druck, schnell hochwertige Nähte zu schweißen, die möglichst wenig nachbearbeitet werden müssen und den strengen Qualitätsprüfungen in Form von Ultraschall- oder Röntgentests standhalten. Erschwert wird die Aufgabe zusätzlich durch unterschiedliche Blechdicken. Diese reichen von vier Millimetern, zum Beispiel beim Hauptdeck, bis hin zu 50 Millimetern bei besonders beanspruchten Konstruktionen wie dem Maschinenfundament. Zu den Herausforderungen zählt hier die Wärmeeinbringung, die auf die Materialstärke abgestimmt werden muss, um Spannungen, Härtespitzen und Rissbildungen zu vermeiden. Hierbei unterstützt die Fronius TransSteel-Serie den Anwender mit zahlreichen Kennlinien, wie der „SteelDynamic“ zur Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit und der Einbrandtiefe.

Der Wärmeeintrag ist insbesondere dort problematisch, wo es auf optisch einwandfreie Schweißergebnisse ankommt. Sichtnähte müssen dann gegebenenfalls nachbearbeitet werden. Schweißer der niederländischen Schiffswerft SLOB in Papendrecht erwärmen daher beim Verschweißen von Verstärkungen des Rumpfes und anderer Einbauten auf der Innenseite eines Schiffes auch gleichzeitig die Außenhülle an den entsprechenden Stellen auf circa 400 Grad Celsius. Das Ergebnis ist eine perfekte Schiffs-Außenseite ohne Verwerfungen.

Neben speziellem Know-how kommt es aber auch auf die technische Ausrüstung an, besonders wenn alternative Materialien den Schiffbau erobern. So will SLOB zunehmend Rümpfe auch aus Aluminium fertigen, was viel Erfahrung erfordert. Denn das Leichtmetall hat einen niedrigeren Schmelzpunkt und eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Stahl. Auch die Wärmeausdehnung ist höher, was zu Spannungen und damit zu unkontrolliertem Verzug führen kann. Die Fronius Schweißgeräteplattform TPS/i kann Anwender hier unterstützen: Der Lichtbogen bleibt dank des Pulsprozesses PMC (Pulse Multi Control) extrem stabil. Das Ergebnis sind äußerst saubere Schweißnähte.

Im Schiffbau hat sich außerdem der Prozess PCS (Puls-Controlled-Spray Arc) bewährt. Er kombiniert den spritzerarmen Impuls-Lichtbogen direkt mit dem Sprühlichtbogen und ermöglicht so eine verzugsarme und schnelle Verarbeitung. Während der Verfahrensprüfung stellten die Verantwortlichen der SLOB-Werft außerdem fest, dass die Schweißnaht auch ohne vorherige Oberflächenreinigung qualitativ einwandfrei ist. Damit lässt sich das übliche Schleifen bei Schweißanwendungen für Aluminiumschiffe einsparen – für jede Werft ein Zeit- und Kostenvorteil.

NEUE VERBUNDWERKSTOFFE – NEUE SCHWEISSHERAUSFORDERUNGEN

„Schiffswände müssen nach oben hin immer dünner werden, gleichzeitig darf die Schalldämmung nicht schlechter werden“, erklärt Martin Juhn. Damit eine gute Schallisolierung dennoch gewährleistet ist, kommen Sandwichmaterialien zum Einsatz, wie das Bondal® Naval-Blech von Thyssen. Dabei handelt es sich um einen Verbundwerkstoff mit einer schwingungsdämpfenden Kunststoffschicht zwischen zwei Stahlblechen. Kritisch beim Fügen der Spezialbleche ist die Einbrandtiefe. Die Fronius TPS/i-Stromquelle schweißt diese mit einer speziell dafür entwickelten Kennlinie.

Unabhängig davon, ob Stahl, Aluminium oder Verbundwerkstoffe verwendet werden – Größe, Gewicht, die individuelle Form und das spezifische Materialverhalten beim Schweißen verhindern einen hohen Automatisierungsgrad im Schiffbau. Damit entscheiden das Geschick des Werftarbeiters und die Eigenschaften des Schweißgeräts über die Qualität der Schweißnaht.