7-8. Verbindungselemente:

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1 Fluidtechnik für den Maschinen- und Anlagenbau Organ des Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA J u li/august 2011 MDA-Nachlese: Trends und Highlights der Leitmesse Motion, Drive & Automation Sensorik: Neigungssensoren sorgen für höhere Effizienz in Photovoltaik-Anlagen Serie: Messen in der Fluidtechnik Mechanische Druckmesstechnik Verbindungselemente: Völlig entspannt zur leckagefreien Hydraulikverrohrung Verbindungselemente: Rohrumformsystem optimiert die Produktion im Schiffsbau

2 Rohrumformsystem im Schiffsbau VOSSForm-Rohrumformsystem optimiert die Produktion Marco Schawohl Die Anforderungen an Offshore Versorgungsschiffe sind hart. Sie trotzen problemlos der stürmischen See und schlechtem Wetter. Es sind Spezialschiffe, die die verschiedenste Aufgaben wahrnehmen, beispielsweise als Löschbote, Schiffe der Küstenwache oder beim Versorgen von Bohrinseln der Öl- und Gasindustrie. Hierzu müssen sie vor allem zuverlässig, schnell und wendig sein, um auch unter schlechtesten äußeren Bedingungen die Produktion auf den Plattformen zu gewährleisten. In letzter Zeit stellen auch Offshore-Windparks neue Bedarfsfelder dar. Durch die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten wird jedes Schiff individuell gestaltet, so dass kein Schiff dem anderen gleicht. Nicht selten ergeben sich auch noch Änderungen während der laufenden Bauphase. Dies setzt eine große Flexibilität in der Produktion und besonders viel Erfahrung im Schiffsbau und Projektmanagement voraus. Die Kleven Werft in Norwegen baut gleich sechs dieser Versorgungsschiffe pro Jahr und setzt dabei auf das VOSSForm-Rohrumformsystem für die gesamte Hydraulik des Schiffes. Die Werft gehört zusammen mit der Myklebust Werft zur Kleven Maritime Gruppe, welche sich auf den Bau von Schiffen für Sonderanwendungen spezialisiert hat. Jede Menge Hydraulik an Bord Autor: Marco Schawohl ist Bereichsleiter Marketing bei der VOSS Fluid GmbH in Wipperfürth Mehrere zehntausend Meter Hydraulikrohr werden in nur einem Schiff verbaut. Meist verlaufen gleich mehrere Leitungen direkt nebeneinander, führen durch Schottwände und sind unter Bodenplatten oder Aggregaten verborgen. 298 O+P 7-8/2011

3 Titel I Verbindungselemente Leckagen an den Verbindungsstellen können hier schnell zum größeren Problem werden. Ihre Lokalisierung ist aufwändig. Oftmals müssen viele Einzelteile demontiert werden, bis die eigentliche Leckstelle gefunden wird und diese behoben werden kann. Bei mehr als Liter Hydraulikflüssigkeit im gesamten Schiff, können diese Missstände schnell unangenehme Ausmaße annehmen. Umso wichtiger ist ein langlebiges, zuverlässiges und vor allem belastbares Verbindungssystem, welches auch noch den ständigen Vibrationen des gesamten Schiffes trotzt. Schnell und einfach angefertigt Neben der geforderten Prozesssicherheit des Verbindungssystems selbst, muss auch das Anfertigen der gesamten Rohrleitung schnell und einfach sein. Und dies tausendfach. Durch feststehende Auslieferungstermine der Werft an den zukünftigen Schiffseigner, stehen die Monteure ständig unter Zeitdruck. Produktionsausfälle durch fehlerhafte Vormontagen, eine umständliche Bedienung oder Werkzeugverschleiß kann sich hier niemand leisten. Rohrumformsysteme in dieser Anwendung waren für den Schiffsbauer nicht neu, doch immer weitere Optimierungen, gerade im Fertigungsprozess und häufig wechselndes Montagepersonal erforderten eine verlässliche Systemlösung, welche auch leicht in der Bedienung sein sollte. Über den Vertriebspartner Hydra Pipe wurde die Kleven Maritime Gruppe von dem VOSSForm-System überzeugt. Die Werften setzen dies nun erfolgreich für alle Hydraulikanwendungen des Schiffes im Rohrbereich von 6 bis 42 mm Rohraußendurchmesser ein. Hydra Pipe ist ein noch recht junges Unternehmen, dessen Mitarbeiter aber auf einen großen Erfahrungsschatz von über 40 Jahren im Bereich der Hydraulik, speziell im Schiffsbau zurückblicken können. Als Zulieferer verschiedenster Hydraulikkomponenten versorgt Hydra Pipe gleich mehrere Standorte der Schiffsbauer mit VOSS-Produkten aus Wipperfürth. Korrosionsschutz ist wichtig Im äußeren Bereich des Schiffes kommen ausschließlich Edelstahlrohre zur Anwen- dung, beispielsweise für Winden oder Kräne. Die gesamte Verrohung im Innenbereich, vor allem der gesamte Antrieb, ist in Stahl ausgeführt, welcher zusätzlich größtenteils noch überlackiert wird. Die Verwendung der VOSS-Verschraubungen mit dem standardmäßigen Zink-Nickel-Oberflächenschutz ermöglicht aber auch einen Einbau ohne nachträgliches Lackieren der Verbindung. Die VOSS-Zink-Nickel-Beschichtung ist durch ihren Nickelanteil in der Zink-Nickel- Basisschicht mit Passivierung und anschließender Versiegelung ausreichend resistent gegen die salzhaltige Umgebung auf dem Versorgungsschiff. Mit über 720 Stunden Rotrostbeständigkeit im Salzsprühnebeltest gemäß DIN EN ISO 9227 beweist diese eine vielfach höhere Korrosionsbeständigkeit als andere im Hydraulikmarkt vorhandenen Beschichtungsvarianten. Vor der Systemumstellung besuchte die Kleven Maritime Gruppe mit dem Lieferanten Hydra Pipe den Stammsitz von VOSS in Wipperfürth, um sich von dem Unternehmen und vor allem der gesamten Bevorratung und Fertigungskapazität Vorort zu überzeugen. Liefertreue und zuverlässige Versorgung Wir wollten uns persönlich davon überzeugen, dass stets die zuverlässige Versorgung unserer Montageplätze gegeben ist. Nichts wäre schlimmer, als eine Produktionsverzögerung, so Håvard Alvestad, Senior Purchaser der Kleven Verft. Die VOSS- Lieferperformance von über 97 % bei einem Handling von mehr als Einzelteilen pro Jahr stellt hier einen Spitzenwert dar. Bei einem Lagerwert von über 14 Mio. Euro werden verschiedene Artikel bevorratet. Hydra Pipe übernimmt als VOSS-Vertriebspartner die gesamte logistische Abwicklung mit der Werft und unterhält zudem selbst noch ein großes Lager mit Verbindungselementen und Rohren in Stahl und Edelstahl. In einer der Produktionshallen des sieben Hektar großen Produktionsstandortes der Kleven Verft in Ulstein in Norwegen werden alle Rohre passgenau angefertigt und anschließend im Schiff montiert. Das Rohr- 1: Hydraulikleitungen, die mit dem VOSS- Form-System verbunden wurden 2: Unlackierte VOSS-Verschraubungen im Einsatz Unter Deck Kleven Maritime Group Kleven Maritime ist ein technisch fokussiertes Unternehmen, welches sich primär auf den Schiffsbau von individuellen Sonderlösungen spezialisiert hat. Zur Gruppe gehören die operierenden Bereiche Kleven und Myklebust Werft. Neben der großen Erfahrung im Projektmanagement und im Schiffsbau bietet Kleven Maritime zudem auch ein umfangreiches Dienstleistungspaket zur Instandhaltung und Reparatur von Schiffen an. Um den hohen eigenen Qualitätsansprüchen zu genügen, werden alle Montageprozesse komplett in den eigenen Werften ausgeführt. Die Gruppe unterhält drei Niederlassungen in Norwegen und beschäftigt ungefähr 500 Mitarbeiter. O+P 7-8/

4 Verbindungselemente I Titel 3: Montagemitarbeiter bei der Rohrumformung 4: Werkzeugaufnahme der VOSSForm- Umformmaschine mit Anschlagplatte 5: Ablauf des Umformprozesses biegezentrum mit angeschlossener VOSS- Form-Vormontage umfasst mehrere Biegeund VOSSForm-Umformmaschinen, getrennt nach Stahl und Edelstahl. Die Rohre werden hier nach dem Zuschnitt gebogen und deren Enden anschließend mit dem VOSSForm-System automatisch vormontiert. Die Vormontage gestaltet sich durch die einfache Bedienbarkeit der Maschine als problemlos und selbsterklärend. Durch das oft wechselnde Personal und die unterschiedlichen Qualifikationen der Bediener, war die Einfachheit in der Bedienung dem Schiffsbauunternehmen besonders wichtig. Auch der schnelle und sichere Werkzeugwechsel, ohne die Verwendung zusätzlicher Wechselvorrichtungen war entscheidend. Der einsehbare Arbeitsbereich der Maschine gestaltet das Einlegen problemlos und ermöglicht auch während des Umformprozesses eine Begutachtung des Vorgangs. Die benötigten Werkzeuge sind standardmäßig mit der jeweiligen Rohrabmessung signiert und bestehen aus einem Umformkopf, welcher die Negativform der späteren Rohrkontur darstellt, sowie einer Klemmbacke, die das Rohr während des Umformprozesses sicher einspannt. Die Umformkraft der Maschine beträgt hierbei etwa 100 Tonnen. Durch Einsatz von Hochleistungswerkstoffen, welche auch in der Luft- und Raumfahrt Verwendung finden, wird der Verschleiß der Werkzeuge extrem minimiert. Neben dem Werkstoff sind aber auch die Geometrie und die Oberflächenbehandlung ausschlaggebend für die hohe Haltbarkeit. Der gesamte Umformvorgang wurde hierzu bei der Entwicklung der Werkzeuge mittels der Finite- 6: VOSSForm- Komponenten Elemente-Methode (FEM) simuliert. Diese Ergebnisse flossen direkt in die Auslegung der Werkzeuge ein. Aber auch die spezielle Beschichtung und das angewandte Härteverfahren sorgen für die geforderte Langlebigkeit. Da bei dem vorher von Kleven eingesetzten System gerade der Verschleiß der Werkzeuge die Qualität der Rohrenden negativ beeinflusst hatte, war dies ein weiteres Entscheidungskriterium für VOSSForm. Verkürzte Produktionszeiten und hohe Qualität Die Produktionszeiten zum Anfertigen der Rohre konnte durch die Einführung des VOSSForm-Systems weiter verkürzt werden, da dies speziell für die Serienfertigung entwickelt wurde. Nach dem Einlegen der Werkzeuge in die Maschine, werden diese mittels Drucktaster automatisch in die Rohreinlegeposition gefahren. Dies ist die Ausgangslage zur Rohrumformung. Lichtschranken an der Stirnseite der VOSSForm-Maschine überwachen den Bereich der Rohreinführung und sorgen dafür, dass die Werkzeuge nach der Entnahme der fertigen VOSSForm-Kontur wieder automatisch in der ursprünglichen Einlegeposition fahren. Dies ermöglicht eine sehr schnelle Taktzeit des Umformvorganges. Zudem verhindert sie wirkungsvoll ein Eingreifen des Bedieners in die Maschine. Der hohe Qualitätsanspruch von Kleven an seine Produkte fordert auch bei den großen benötigten Mengen an Rohren stets die gleiche Qualität der ausgeformten Rohrkontur. Bei dem zuvor eingesetzten System des Schiffbauers kam es immer wieder zu nicht korrekt ausgeformten Konturen. Die Rohrleitungen mussten dann neu angefertigt werden. Grund hierfür war die Kombination der Rohrabmessung und das Prinzip des Umformprozesses. Die Rohre mussten vom Bediener per Hand gegen den Grund des Werkzeuges gedrückt werden, wobei dieser Vorgang optisch nicht überwacht werden konnte, da sich die Werkzeuge im Inneren der Maschine befanden. Bei einer ungünstigen Toleranzlage der Rohre oder einer schlechteren Entgratung konnte dies 300 O+P 7-8/2011

5 wunden werden, damit die entsprechende Vorspannung durch den kegeligen Sitz im Verschraubungskörper erreicht wird. Auch in Sachen Ausreißsicherheit und Setzverhalten hat das VOSSForm-System erhebliche Vorteile gegenüber Schneidringverbindungen. Dies garantiert die hohe Langzeitstabilität der Verbindung. Die gesamte Kleven Maritime Gruppe wurde vor Beginn der Einführung durch Langlebiges, zuverlässiges und vor allem belastbares Verbindungssystem für den Schiffsbau dazu führen, dass das Rohr im Außendurchmesser zu groß war und nicht zur Anlage im Werkzeug kam. Da bei der Umformung dann zu wenig Material verdrängt werden konnte, war die Rohrkontur nicht sauber ausgeführt. Um dies immer zu gewährleisten besitzt die VOSSForm-Maschine eine integrierte Anschlagplatte. Diese stellt sicher, dass sich die Rohre vor jeder Umformung genau an der gleichen Position befinden. Anschließend wird mit hydraulischer Kraft das Rohr im Stauchkopf zur Anlage gebracht. Über die engen Fertigungstoleranzen des Stauchkopfes samt einem integrierten Innendorn, wird das Rohr beim Umformvorgang regelrecht kalibriert. Dies gewährleistet immer die gleiche Ausformung und Passgenauigkeit der Rohrkontur im Verschraubungsstutzen. Dauerhaft dicht Das Einspannen des Rohres bei der Endmontage im Verschraubungskörper sowie die VOSSForm-Funktionsmutter und die zusätzliche FKM-Weichdichtung sorgen für die dauerhafte Dichtheit des Systems, gerade bei den hohen Biegewechselbeanspruchungen im Schiffsinneren. Hauptverantwortlich für die hohe Belastbarkeit der Verbindung ist der in der Funktionsmutter befindliche Klemmring. Da es bei allen Umformungen immer zu unvermeidbaren Kerbstellen kommt, werden diese durch den Klemmring abgestützt und die Kerbwirkung durch eine Verlagerung der Kräfte in das Rohr kompensiert. Die VOSSForm-Kontur ist dem bewährten Dichtkegelanschluss nachempfunden. Neben der hervorragenden Dichtheit hat VOSSForm ebenfalls die im Vergleich zum Schneidring deutliche geringeren Montagekräfte geerbt. Es müssen lediglich die Reibkräfte der Rohrverbindung über- Hydra Pipe und VOSS umfangreich in der Bedienung geschult. Aber auch in der Serienfertigung wird der Kunde permanent betreut. Hierzu überprüfen und reinigen Mitarbeiter von Hydra Pipe mehrmals wöchentlich die VOSSForm-Maschinen. Die mit für die Produktionsumstellung verantwortlichen Einkäufer der Kleven und Myklebust Werft sind mit der Einführung voll zufrieden und auch die Monteure bestätigen die absolut problemlose Einführung auf ein prozesssicheres Verbindungssystem. VOSS Fluid Werkbilder: VOSS Fluid GmbH, Wipperfürth VOSS Fluid GmbH Das in Wipperfürth ansässige Unternehmen ist ein führender Anbieter von qualitativ hochwertigen Rohrverbindungen für den Bereich der Stationärund Mobilhydraulik. VOSS Fluid beschäftigt zurzeit circa 350 Mitarbeiter. Die VOSS Fluid GmbH ist ein äußerst innovatives Unternehmen, welche mit dem VOSSForm-System die Rohrumformung sowie mit der standardmäßigen Zink-Nickel-Beschichtung als höchster Korrosionsschutz, den Verschraubungsmarkt richtungsweisend geprägt hat. Weitere Informationen O+P 7-8/