Ein wichtiger zuliefernder Sektor für die maritime Industrie ist die Rohrbiegemaschinenbranche, denn egal ob Tanker, Container- oder Kreuzfahrtschiff – stets sind an Bord kilometerlange Rohrleitungen so platzsparend wie möglich verbaut. Diese Leitungssysteme transportieren etwa Kraftstoff, Wasser, Öle und Gase sowie Hydraulikflüssigkeiten, teils unter hohem Druck. Und an diesen Rohrleitungssystemen zeigt sich ein wichtiger Wettbewerbsfaktor: Je weniger Platz es an Bord einnimmt, umso mehr Raum bleibt auf dem Schiff als Nutzfläche bestehen, etwa für größeres Ladevolumen oder mehr Passagierkabinen. So steigt die Kosteneffizienz.
Die Kosten sind auch in der maritimen Industrie ein entscheidender Faktor für die Wettbewerbsfähigkeit. Während manche andere Branche beim Einsatz von Zulieferteilen wie Rohren verstärkt auf eine hohe Materialqualität achten muss – das ist etwa in der Luft- und Raumfahrt so – ist der Schiffsbau nicht zuletzt wegen der enormen verwendeten Materialmenge enorm preissensibel. Gebogen werden daher auch Rohre aus günstigerem Ausgangsmaterial – was die Anforderungen an die Rohrbiegemaschinen einmal mehr erhöht.
Der Faktor Zeit und die passende Rohrbiegetechnologie
Die Produktionszeit ist für Werften ein kritischer Wettbewerbsfaktor: je schneller das Schiff vom Stapel läuft, umso besser. Um erfolgreich produzieren zu können, muss jedes Bauteil genau zur richtigen Zeit genau am richtigen Ort zur Verfügung stehen. Die Softwarelösungen der Werften bilden den gesamten Produktionsprozess ab, damit alle Prozessschritte nahtlos ineinandergreifen. Das gilt auch für den Einbau der Rohrleitungen an Bord: Für die gebogenen Rohre ist eine Just-in-time-Bereitstellung gefordert. Also müssen sich auch die eingesetzten Rohrbiegemaschinen ins Gesamtkonzept fügen und schnittstellenfähig sein. Die Biegemaschinensoftware muss sich problemlos in das übergeordnete Softwaresystem integrieren lassen, eine Vernetzung mit den anderen Produktionslösungen ist gefordert.
Da hier aber kein einheitlicher Branchenstandard existiert, gehen Rohrbiegemaschinenhersteller individuell auf jeden Anwender und seine spezielle Softwarelösung ein. Damit der Datenaustausch zwischen den Maschinen und Systemen anwenderspezifisch umgesetzt werden kann, muss die Biegetechnologie ein flexibles Software- und Steuerungskonzept aufweisen. So gewährleisten Biegemaschinenhersteller dem Schiffsbauer, dass das richtige Rohr zur richtigen Zeit eingebaut werden kann, ohne zuvor monatelang gelagert zu werden. Trotzdem muss das System flexibel genug bleiben, dass der Anwender auch bei Planänderungen oder anfallenden Reparaturen reagieren und dafür benötigte Rohre schnell produzieren kann.
Über den Schiffsbau zur Laserschneidanlage gekommen
Rüstzeiten um bis zu 80 % gesunken
Stillstand kostet Zeit und Geld. Deswegen muss er, so gut es geht, vermieden werden. Unternehmen der maritimen Industrie fordern daher immer geringere Umrüstzeiten an den Maschinen; dem schnellen Werkzeugwechsel kommt eine zentrale Bedeutung zu. Die kontinuierliche Rüstzeitoptimierung ist damit eine der wichtigsten Aufgaben der Rohrbiegemaschinenhersteller. Auch hier spielt das Steuerungskonzept eine große Rolle. Zunehmend können die Maschinen den Werkzeugwechsel selbst vorbereiten und begleiten, wo früher einmal händisch gekurbelt werden musste.
Den größten Unterschied mit Blick auf die Rüstzeiten machen Mehrfachwerkzeuge: Sie ermöglichen es, Rohre mit unterschiedlichen Nennweiten auf einer Maschine ohne Umbauarbeiten zu biegen. Dank der raffinierten Steuerungs- und Maschinenkonzepte sind die Umrüstzeiten über die Jahre um bis zu 80 % gesunken – und damit die Maschinenauslastung und die Produktivität enorm gestiegen.
An Bord sind platzsparende Rohrleitungen gefragt
Der an Bord verfügbare Raum ist begehrt. Je weniger Raum Technik und Ausstattung einnehmen, umso mehr Platz bleibt für Passagiere oder Container – also für das, was in der Schifffahrt Umsatz einbringt. Um Raum und damit Kosten zu sparen, setzen Schiffbauer auf den Einbau besonders platzsparender Leitungssysteme. Dafür müssen die zu biegenden Rohre in besonders engen Radien gebogen werden. Moderne Rohrbiegemaschinen realisieren solche Biegeradien von 1,5 x D. Je nach projektspezifischen Voraussetzungen und eingesetzter Maschine ist sogar ein Biegeradius von bis zu 1,0 x D möglich.
Ein konkretes Rechenbeispiel zeigt den Vorteil kleiner Biegeradien: Ein 90 °-Bogen eines Rohres mit einem Durchmesser von 219 mm nimmt bei einem Biegeradius von 1,5 x D circa 42 dm3 Einbauraum ein. Bei einem Biegeradius von 3,0 x D steigt der benötigte Einbauraum auf 129 dm3. Der kleine Biegeradius bringt in diesem Einzelfall eine Platzersparnis von rund 67 %. Auf viele Kilometer Rohrleitung an Bord eines Schiffes hochgerechnet ist der Effekt immens.
Kleine Biegeradien und anspruchsvolle Materialien
Das geht schließlich auch mit einem niedrigeren Rohr- und damit Materialverbrauch einher. Doch die Fertigung kleiner Biegeradien stellt besondere Anforderungen an die eingesetzte Biegetechnologie. Die Basismaschine muss stabil konstruiert sein, um die enormen Kräfte, die beim Biegen entstehen, zuverlässig aufzunehmen. Mit Blick auf die Spannfunktionen braucht sie ausreichende Kraftreserven. Denn je kleiner der zu biegende Rohrradius, umso größer ist die benötigte Spannkraft beim Biegen – also die Kraft, mit der das Rohr beim Biegevorgang an das Werkzeug angepresst wird. Biegeradien von 1,5 x D erfordern enorme Spannkräfte und eine genau darauf ausgerichtete Maschine.
Die Schiffs- und Offshore-Industrie setzt zudem auf immer bessere Materialien. Denn einen weiteren bedeutenden Kostenfaktor stellen die Wartungskosten dar. Je länger daher die Wartungszyklen der Systeme und je länger die Zeit, bis beispielsweise ein verrostetes Rohr ersetzt werden muss, umso günstiger wird ein Schiff oder eine Ölplattform auf die gesamte Lebenszeit gerechnet. Um die Wartungszyklen effektiv zu verlängern, setzen die Hersteller auf hochwertigere Materialien – wie etwa korrosionsbeständigen oder ganz rostfreien Stahl. Doch dessen veränderte Legierungszusammensetzung macht das Material spröder und damit schwieriger zu biegen. Auch diese neue Voraussetzung erfordert den Einsatz besonders robuster und leistungsstarker Maschinen.
Hohe Qualitätsansprüche und zahlreiche Normen
Solche Maschinen gewährleisten zudem ein qualitativ hochwertiges Biegeergebnis: Die maritime Industrie stellt als Abnehmer gebogener Rohre hohe Qualitätsansprüche. Die Einhaltung von Toleranzen etwa mit Blick auf Wandstärkenverjüngung und Faltenfreiheit ist durch zahlreiche Normen reguliert und damit ein wichtiges Abnahmekriterium, an dem Zulieferer gemessen werden. Die Wandstärkenverjüngung beispielsweise ist nicht zuletzt aus Sicherheitsgründen maßgeblich, wenn durch die Rohrleitungen an Bord Medien unter hohem Druck transportiert werden. Die zu biegenden Rohre müssen diesem Einfluss dauerhaft standhalten. Und auch dabei setzen Schiffbauer zunehmend auf anspruchsvolle Materialien und dünnere Wandstärken. So bestimmt die einzuhaltende Wandstärke von vorneherein den gesamten Biegeprozess.
Eine Zwischengröße bringt doppelte Vorteile
Immer komplexere Biegeaufgaben
Für ein präzises Biegeergebnis zur Einhaltung geforderter Normen ist neben einer leistungsstarken Basismaschine daher auch die Steuerungstechnik ganz entscheidend. Mit zahlreichen weiteren technischen Finessen arbeiten Rohrbiegemaschinenhersteller daran, die komplexer werdende Biegeaufgabe zu erfüllen: Um beispielsweise faltenfreie Rohrbögen zu produzieren – ein Qualitätsmerkmal des Endprodukts – kommen Features wie Faltenglätter seit Langem standardmäßig zum Einsatz. Doch erst wenn Rohrbiegemaschinenhersteller solche Features dank großen Know-hows zusätzlich optimieren, steigen die Zeit- und Materialeffizienz maßgeblich: So ermöglicht etwa ein ausschwenkbarer Faltenglätter extrem geringe Restlängen und hohe Produktivität beim Rohrbiegen.
Schwankungen des Vormaterials
Eine zusätzliche Herausforderung stellen Schwankungen des Vormaterials dar. Sowohl im Durchmesser als auch in der Wandstärke unterliegen Rohre, die für den Einsatz in der maritimen Industrie gefertigt sind, gewissen Toleranzen, die die Norm DIN EN ISO 1127 regelt. Für Rohre mit 219 mm Durchmesser können daher beispielsweise Abweichungen im einstelligen Millimeterbereich auftreten. Eine Rohrbiegemaschine soll solche Abweichungen möglichst ausgleichen können. Weicht der tatsächliche vom nominellen Rohrdurchmesser ab, kann das beim Biegevorgang zu Schwierigkeiten führen. Ist der Rohrdurchmesser zum Beispiel größer als angegeben, wird eine größere Spannkraft beim Biegen notwendig. Je besser die Maschine solche Schwankungen selbst ausgleichen kann, umso stärker kann das zu biegende Rohr innerhalb der Normvorgabe vom Optimum abweichen – was sich wiederum im Materialpreis bemerkbar macht.
Gesamtkonzept der Anlage und Integration in die Produktion
Sowohl, um eine ausreichend große Spannkraft für kleine Radien aufzubringen, als auch, um anspruchsvolle Materialien wie rostfreien Stahl zuverlässig biegen und Materialschwankungen ausgleichen zu können, muss eine Rohrbiegemaschine einen stabilen Aufbau haben und besonders leistungsfähig und langlebig sein. In der Konstruktion sind viel Erfahrung und technische Expertise gefordert.
Schnelle und robuste Maschinen ermöglichen das Biegen besonders kleiner Radien in besonders kurzer Zeit für die maritime Industrie. Entscheidend ist dabei die schnittstellenfähige Auslegung der Maschinen, ihrer Komponenten und der Software, damit die Biegetechnologie sich problemlos in die gesamte Produktionskette der Unternehmen einfügt. Weitere Produktivitäts- und Effizienzgewinne bringt darüber hinaus die Integration der Rohrbiegetechnologie – nicht nur softwareseitig, sondern auch ganzheitlich gesehen – in die Gesamtlogistik der Produktion.
Automatisierung vor- und nachgelagerter Prozessschritte
Große Bedeutung kommt dabei der Verknüpfung mit und Automatisierung von vor- und nachgelagerten Prozessschritten zu. Denn die Rohrbiegetechnologie kann die Produktivität nicht nur beim reinen Rohrbiegen erhöhen, sondern auch alle damit verbundenen Prozesse effizienter gestalten. Zur automatisierten Biegezelle ausgebaute Anlagen vereinfachen und beschleunigen auch Prozesse wie das Be- und Entladen der Maschine, die Anlieferung der Rohrstücke über die interne Fördertechnik, den Abtransport der gebogenen Rohrsysteme oder die Einbringung von Flanschrohren. Dafür müssen Rohrbiegemaschinenhersteller ihre Maschinen mit der entsprechenden Schnittstellenfähigkeit konzipieren, mit einem hochmodernen Steuerungskonzept entwickeln – und bei alledem jederzeit flexibel auf kundenspezifische Anforderungen und Systeme eingehen und auf individuelle Produktionsherausforderungen reagieren.
Bert Zorn
