Die 66 t schwere Stahlbaugruppe für den Pressenrahmen bestand aus 77 Einzelteilen, die gebrannt, geschweißt, spannungsarm geglüht, mechanisch bearbeitet und grundiert wurden.
Foto: Jebens

Schweißen

Präziser Rahmen für eine hydraulische Tiefziehpresse

Vom Brennteil bis zur Schweißprüfung: Der Pressenbauer Hydraulico lässt die Rahmenkonstruktion für eine hydraulische Tiefziehpresse bei Jebens fertigen.

Ein namhafter Schweizer Hersteller von Sanitärwannen beauftragte Hydraulico mit dem Bau einer hydraulischen Tiefziehpresse mit 1.400 t Presskraft zur Formung von Premiumwannenkörpern – die Anfertigung aller relevanten Rahmenteile für diese Großpresse übernahm dabei die Jebens GmbH. Das Unternehmen aus Landkreis Ludwigsburg in Baden-Württemberg ist ein führender Spezialist für große, schwere Brennzuschnitte und komplexe montagefertige Schweißbaugruppen.

Mit hydraulischen Tiefziehpressen zum Erfolg

Mit Pressen zur Herstellung von Kochgeschirr begann 1946 die Erfolgsgeschichte von Hydraulico im dänischen Odder. In den 1950er-Jahren erweiterte das Unternehmen sein Portfolio um Tiefziehpressen zur Spülbeckenproduktion. Heute umfasst das Portfolio des Pressenbauers überdies Pressen und Produktionslinien zum Schienenschmieden, zur Produktion von Plattenwärmetauschern, Lebensmittelschalen, Betonmischerschüsseln und Strahltriebwerken. Rund 4.000 Pressen mit Presskräften von 1.000 bis 100.000 kN hat Hydraulico seit der Gründung vor fast 75 Jahren verkauft.

Hohe Blechhaltekraft erforderlich

Je nach Einsatzbereich und Kundenwunsch konstruiert Hydraulico die Pressen mit Zugankern, als Plattenpresse oder Monoblock. Charakteristisch für die sehr steifen und gewichtsoptimierten Monoblockpressen ist eine Stößelkonstruktion aus Außen- und Innenstößel. Das Zusammenspiel der Stößel begründet die hohe Blechhaltekraft, die bei so großen Tiefziehteilen wie Badewannen für einen optimal gesteuerten Materialfluss während des Tiefziehens erforderlich ist.

Hydraulische Dreiwege-Tiefziehpresse für anspruchsvolle Umformung

Das Sortiment des Schweizer Premiumherstellers von Sanitärwannen umfasst eine Vielzahl an Wannenformen, -größen und -typen, die auftragsbezogen in rascher Folge produziert werden. Dafür werden aus Stahlblech Wannenkörper mit einer Wanddicke von 1,6 bis 2 mm bis zu 500 mm tiefgezogen. Diese Ziehtiefe ist für die eingesetzten Pressen eine Herausforderung, da mit der Menge des tiefgezogenen Materials die Gefahr von Umformfehlern wie Faltenwurf steigt.

Hier bewährt sich Hydraulicos Designkompetenz und profundes Umform-Know-how für Tiefziehprozesse. Der Schweizer Wannenproduzent orderte eine hydraulische Dreiwege-Tiefziehpresse vom Typ TAP 1400 für seine anspruchsvollen Umformprozesse. Die robuste Konstruktion dieser Presse und ihr Hydrauliksystem gewährleisten die geforderte Teilequalität des Endproduktes. Hohe Verfügbarkeit und Ausbringleistung stehen dabei für den wirtschaftlichen Betriebe der Presse.

Bis zu 2.000 mm große Werkstücke bis zu 500 mm tiefziehen

Die Presskraft von 14.000 kN ist verteilt auf einen Innenstößel mit 6.000 kN und vier Außenstößel mit jeweils 2.000 kN Presskraft. Das Ziehkissen mit integriertem Auswurfsystem bringt eine Kraft von 3.000 kN auf. Mit einem Gewicht von 150 t und Rahmenabmessungen von 4.000 mm Breite, 9.000 mm Höhe und 2.500 mm Tiefe gehört die Monoblock-Konstruktion zu den größeren Versionen ihrer Art. Entsprechend groß fällt der Tisch mit einer Breite von 2.600 mm und 2.200 mm Tiefe aus: Bis zu 2.000 mm große Werkstücke können bis zu 500 mm tiefgezogen werden.

Das automatische Werkzeugwechselsystem für Werkzeuge mit bis zu 30 t Gewicht ermöglicht einen schnellen Austausch der Umformwerkzeuge: Binnen 10 min können die Werkzeuge nach Herstellerangaben gewechselt werden.

Rahmenkonstruktion per Finite-Elemente-Methode

  • Den Pressenrahmen konstruierte Hydraulico nach bewährtem Prinzip aus Vorder- und Rückenplatte mithilfe numerischer Optimierung per Finite-Elemente-Methode (FEM).
  • Die Grundelemente von Vorder- und Rückenplatte wurden aus einem Blech geschnitten, sodass es in der Basisstruktur keine Schweißnähte gibt.
  • Extra starke Säulenseiten gewährleisten auch bei außermittigen Belastungen die notwendige Parallelität während des Pressenhubs.
  • Die Eigensteifigkeit der kastenförmigen Stößel wurde ebenfalls mittels FEM-Analyse optimiert.
  • In Längsrichtung eingebrachte Verstärkungsrippen und Unterstützungen an allen vier Seiten des Pressentischs sorgen bei Lasteintrag für hohe Steifigkeit.

Darum kam der Rahmen von Jebens

Als Tochterunternehmen von Dillinger hat der Brennschneidspezialist Zugriff auf eines der größten europäischen Lager an hochqualitativen Stählen im Dickenbereich von 100 bis 650 mm. So konnte Jebens alle benötigten Stahlbleche in den gewünschten großen Abmessungen und Stückgewichten aus Lagermengen liefern – darunter auch die sehr großen Mutterbleche für die Rahmenkonstruktion. Die 66 t schwere Stahlbaugruppe für den Pressenrahmen bestand aus 77 Einzelteilen, die bei Jebens vom Brennen über das anschließende Schweißen, Spannungsarmglühen bis zur mechanischen Bearbeitung und Grundierung gefertigt wurden.

Maßarbeit in großen Dimensionen

Nach der Erstellung der Zeichnungen für die Brennteile erfolgten zunächst in Korntal-Münchingen diverse Blechzuschnitte in Dicken zwischen 10 und 120 mm. Dabei erforderten die Dimensionen der Brennteile – bis zu 1.975 mm breit, 8.630 mm lang und 120 mm dick – Maßarbeit, um die Homogenität des gesamten Rahmens zu gewährleisten.

Geschweißt wurden die geschnittenen und gefasten Bleche im Zweitwerk in Nördlingen. Dort prüften zunächst des Schweißfachingenieure von Jebens die Schweißkonstruktion im Detail auf bearbeitungstechnische Notwendigkeiten und nahmen gegebenenfalls Anpassungen vor. Dabei standen angesichts der Komplexität der Konstruktion die gesicherte Zugänglichkeit sowie Schweißnähte für lastaufnehmende Teile und mechanisch relevante Komponenten im Mittelpunkt. Gerade in diesem Bereich ist die Beratung von Jebens gefragt.

Foto: Jebens
Die enormen Dimensionen der Brennteile erforderten laservermessene Maßarbeit in Stahl.

Kontinuierlich gemeinsam optimiert

So wurden seit Beginn der Zusammenarbeit im Jahr 2013 die generelle Schweißnahtausführung und spezifische Schweißkonstruktionen kontinuierlich gemeinsam optimiert. Nach der detaillierten Überprüfung aller Teile für die Schweißzeichnungen besprachen die Schweißfachleute ihre Änderungsvorschläge mit den Hydraulico-Konstrukteuren und begannen nach deren Freigabe mit der Teilung. Unter anderem galt es, vier bis zu 9 m lange Bleche zusammenzuschweißen.

Sachgerechte Ausführung aller Nähte

Mit modernen Anlagen und geprüften Schweißern, die durch internationale Schweißfachleute überwacht werden, gewährleistete Jebens die sachgerechte Ausführung aller Nähte. Bei der Abnahme der Schweißkonstruktion durch den vom Badewannenhersteller beauftragten externen Gutachter erwies sich das Know-how des Schweißfachingenieurs von Jebens als wertvoll. Gemeinsam besprachen die Fachleute die bereits bei Jebens erfolgten Prüfungen der Schweißnähte und ergänzende Wünsche des Abnehmers. Der Jebens-Experte koordinierte die Abstimmungen mit Hydraulico und überwachte, dass die neuen Vorgaben umgesetzt wurden und es zu keinen Verzögerungen bei der Abnahme kam.

Einsatz für einen der größten Glühöfen in Süddeutschland

In guten Händen wusste Hydraulico den fast 9 m langen Pressenrahmen auch beim anschließenden Spannungsarmglühen: Jebens verfügt im Werk Nördlingen über einen der größten Glühöfen in Süddeutschland, der mit 15 m Länge, 5,8 m Breite und 3,8 m Höhe auch großformatige Komponenten fasst. Bei der abschließenden Bereitstellung zur externen mechanischen Bearbeitung und zum Lackieren bewährte sich die Koordination durch Jebens. Durch die Wahl günstig gelegener Spezialisten für die externe Bearbeitung wurde der Fertigungsprozess logistisch so optimiert, dass die Auslieferung an Hydraulico trotz der zwischenzeitlichen Verzögerungen fristgerecht erfolgen konnte.

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Den fast 9 m langen Pressenrahmen glühte Jebens im Glühofen im Werk Nördlingen.

Eingespieltes Team

Seit Beginn der Zusammenarbeit mit dem dänischen Pressenhersteller hat Jebens rund 50 Hydraulico-Pressen mit Brennteilen und Stahlbaugruppen bestückt. Ein entscheidendes Argument dafür ist aus Sicht des dänischen Pressenbauers die hohe Materialverfügbarkeit und -qualität. Gerade im Pressenbau wird oftmals europäischer Stahl verlangt. Als Tochter von Dillinger ist Jebens dafür ein Garant. Hinzu kommt laut Erik Aagaard, Sales Director Press Systems bei Hydraulico: „Nicht viele Unternehmen können so große Konstruktionen in so hoher Qualität bearbeiten.“

Zwei weitere Pressenrahmen sind schon beauftragt

Für ihn ist Jebens deshalb aus gutem Grund bevorzugter Lieferant für Pressenrahmen, -tische und -stößel: „Bestimmende Qualität des Rahmens ist die Bearbeitung. Neben der Homogenität der Brennschnitte gewährleistet Jebens die Einhaltung geringster Toleranzen – und das sogar deutlich besser, als wir das früher mit eigenen Kräften konnten.“ Gleich zwei weitere Aufträge für Pressenrahmen hat Hydraulico deshalb bereits bei Jebens platziert – eine zum Schienenschmieden und eine für einen führenden Hersteller von Wassersprudlern durch Rückwärtsfließpressen.