Metall mit Windenergie Modernes Plasmaschneiden und Hochleistungsschweißen bei der Fertigung von Windkrafttürmen

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1 Metall mit Windenergie Modernes Plasmaschneiden und Hochleistungsschweißen bei der Fertigung von Windkrafttürmen Dr. Norbert Pietsch Dipl.-Ing. Wolfram Müller 5. November 2010

2 Ein Unternehmen mit Tradition 1922 Gründung der Kjellberg Elektro-Maschinen GmbH (ab 1926 Kjellberg Elektroden & Maschinen GmbH) in Finsterwalde 1930 Entwicklung und Produktion der legendären Schweißumformer KU/KW KU 250 KW 250 KW Kjellberg Finsterwalde setzt erstmals Schweißautomaten ein 1936 Kjellberg Finsterwalde ist Europas größter Produzent von Lichtbogenschweißtechnik 1940 Kjellberg Finsterwalde ist mit rund 5000 Mitarbeitern der weltgrößte Hersteller von Lichtbogenschweißtechnik

3 Ein Unternehmen mit Tradition 1943 Erste industrielle Anwendung des UP-Schweißens mit Automatentechnik Maulwurf 1959 Geburtsjahr der Plasmatechnik Am Institut Prof. Manfred von Ardenne werden in Zusammenarbeit mit Kjellberg die ersten Grundlagenversuche durchgeführt 1962 Kjellberg liefert die erste industriereife 50 kw Plasmaschneidanlage WSH III-M 1964 Die Plasmaschneidanlage PA 100 ist die erste in Serie produzierte Plasmaanlage aus Finsterwalde 1965 Patent: Plasma-Feinstrahl-Schneiden von Prof. Manfred von Ardenne, Dresden, mit PB 20 - Brenner

4 Ein Unternehmen mit Tradition 1970 Plasmagas Luft für das wirtschaftliche Schneiden von Baustahl bis 25 mm 1971 bis 1978 Plasma-Mehrfachanlagen (2-, 3-, 4-, 6-fach) werden für den deutschen und japanischen Schiffbau unter dem Namen Mansfeld produziert 1980 Technologie des Unterwasserplasmaschneidens wird erstmals eingesetzt 1985 Plasmagas O 2 verbessert Schnittqualität beim Schneiden von Baustahl 1986 Unterwasserplasmaschneidanlage PA 50 UWP mit Wirbelgastechnologie geht in Serienproduktion 1990 bis 1993 Umstrukturierung des Unternehmens, das gesamte Produktprogramm wird durch Neuentwicklungen abgelöst Unterwasserplasmaschneiden

5 Ein Unternehmen mit Tradition 1994 Weltweit erste CNC-Mehrfach-Besäumanlage mit zwei Dreibrenneraggregaten für das Projekt Schiffbau 2000 (Technologie nach Prof. Bach, Uni Dortmund) Kjellberg-Elektroden für legierte Sonderwerkstoffe erweitern das Angebot 1995 Das neue Verschleißteilsystem XL-Life zum Plasmaschneiden mit Sauerstoff erhöht die Standzeiten und trägt damit zur Reduzierung der Betriebskosten bei 1997 Die Kjellberg-Stiftung als alleinige Gesellschafterin des Unternehmens wird gegründet 1998 Mit der Markteinführung des Wirbelgas-Plasmabrenners PB-S47 W-1 wird ein Qualitätssprung beim Edelstahlschneiden erreicht 1999 Der Wirbelgas-Plasmabrenner PB-S100 WU ermöglicht das Unterwasserplasmaschneiden bis 100 mm Materialdicke und damit den Einsatz der Plasmatechnik beim Rückbau von Kernkraftwerken

6 Ein Unternehmen mit Tradition 2000 Neue Plasma HiFocus-Technologie sorgt für laserähnliche Schnittqualität bei bedeutend niedrigeren Kosten im Vergleich zum Laser Für das automatisierte Schutzgas- und vor allem Unterpulverschweißen wird die neue Schweißautomatenreihe KA vorgestellt 2001 Das erste Soft-Switch-Invertermodul mit Mikroprozessorsteuerung kommt zum Einsatz 2002 Die weltweit erste volumenstromgeregelte automatische Plasmagasversorgung ist ein Schritt in eine neue Dimension von Qualität und Reproduzierbarkeit 2004 Einführung der PLUS -Technologie bringt eine markant höhere Schnittqualität und liefert nahezu senkrechte Plasmaschnitte 2006 Die Reihe der Plasmaanlagen mit Invertertechnik wird durch HiFocus 280i und HiFocus 360i komplettiert

7 Ein Unternehmen mit Tradition 2007 Die Kjellberg-Stiftung stellt ein 20 Millionen Euro umfassendes Investitionsprogramm zur Zukunftssicherung von Kjellberg Finsterwalde vor Einführung der neuen Plasma-Verschleißteilgeneration YellowXLife 2008 Die Kjellberg Finsterwalde Elekroden und Maschinen GmbH wird in drei eigenständige Unternehmen aufgespalten: Kjellberg Finsterwalde Plasma und Maschinen GmbH Kjellberg Finsterwalde Schweißtechnik und Verschleißschutzsysteme GmbH Kjellberg Finsterwalde Elektroden und Zusatzwerkstoffe GmbH Die neue Elektrodenfabrik im Gewerbegebiet Massen nimmt ihre Produktion auf

8 Ein Unternehmen mit Tradition 2009 Kjellberg Finsterwalde entwickelt seit 50 Jahren Plasmaschneidtechnik und ist damit ältester Hersteller auf dem Markt Die Brennerkopf-Wechselstation ATChanger wird erstmals vorgestellt 2010 Feierliche Eröffnung des neuen Kunden- und Anwendungszentrums

9 Plasmaschneidtechnik Neue Perspektiven im Windanlagenbau Kjellberg Finsterwalde Plasma und Maschinen GmbH

10 Prinzip des Plasmaschneidens Plasmaschneiden zählt zu den thermischen Trennverfahren Ein eingeschnürter Lichtbogen (Plasmastrahl) schmilzt infolge seiner hohen Energiedichte den Werkstoff auf. Durch die hohe Geschwindigkeit des Plasmastrahls wird der verflüssigte Werkstoff aus der Schnittfuge ausgeblasen. A B C D E F G A B C D E F G Brennerkappe Wirbelgaskappe Düsenkappe Düse Gasführung Katode Brennerkörper Typischer Aufbau eines modernen Maschinenbrenners

11 Einsatzbereiche Schneidtechnologien

12 Plasmaschneidtechnik - Produktpalette Manuelles Plasmaschneiden CUTi CUTLINE PA-S CNC - Plasmaschneiden CutFire PA-S FineFocus HiFocus

13 HiFocus 161i - GREENLINE Die HiFocus 161i wurde mit modernster Technik ausgestattet und präsentiert sich im typischen HiFocus-Design. Sie ist nicht nur sehr leistungsstark, sondern durch die stetige Weiterentwicklung der Plasmatechnik von Kjellberg Finsterwalde konnten folgende Vorteile umgesetzt werden: - Höhere Schneidgeschwindigkeiten reduzieren die Schnittmeterkosten - Hohe Lebensdauer der Verschleißteile schont Ressourcen - Schmalere Schnittfuge und somit weniger Emissionen und weniger Abfall - Bedeutend geringerer Gasverbrauch durch effektivere Flüssigkeitskühlung, dadurch Kostenreduzierung für Gase - Geringer Geräuschpegel - Bessere Leistungsausnutzung des Inverter-Moduls - Weitere Kosteneinsparung durch seltenere Wechsel der Filter der Absauganlagen

14 Kombination mit CNC Führungstechnik verschiedener Hersteller

15 CNC - Plasmaschneidtechnik am Roboter Behälterfertigung Werkzeugwechselsystem ATChanger Einsparung je Behälter 2 bis 15 Stunden

16 Schwerpunkte: Schneidprozesse im Windkraftanlagenbau Zuschnitt und Schweißnahtvorbereitung möglichst in einem Arbeitsgang Präzises und wirtschaftliches Fasenschneiden an dicken Blechen Reproduzierbarer Schneidprozess mit vordefinierten Parametern Reduzierung von Nacharbeit

17 Unterpulver- Schweißen hocheffizient im Schiff- und Windanlagenbau Kjellberg Finsterwalde Schweißtechnik und Verschleißschutzsysteme GmbH

18 Allg. Beschreibung des Unterpulverschweißens verdecktes Lichtbogenschweißverfahren vorwiegend für lange Schweißnähte mechanisiertes Schmelzschweißverfahren hohe Abschmelzleistungen

19 Anlagentechnik für das Unterpulverschweißen UP-Baukastensystem: Brennersysteme Schweißtraktoren Stromquellen (800A 1400A) Steuerungen Pulverbehälter und rückführung Kundenspezifische Auswahl und Zusammenstellung geeigneter Produkte zur Erfüllung der Schweißaufgabe

20 UP- Schweißen im Schiffbau Paneelfertigung für den Schiffbau Doppelarm- Schweißportal Doppelarm- Traktor

21 UP-Schweißen in der Energietechnik UP-Schweißen von Längs- und Rundnähten an Solarbehältern und Warmwasserspeichern

22 UP- Schweißen im Windkraftanlagenbau UP-Schweißen von Windkrafttürmen Schweißen der Außennähte mit Schweißmast Angetriebene Rollenbock- Drehvorrichtung Innenrohrschweißung

23 Weiterentwicklung der UP-Technologie Plasma-UP-Hybridverfahren Schweißrichtung Plasma-UP (dicker Draht), Düsenabstand: <40mm U P - B r e n n e r Plasmafugbrenner Pla sm a & UP III B Plasmafugbrenner Pulver Plasmabrenner Blech Blech

24 Ficast Fe preiswerte Elektrode für Gusseisen Entwicklung neuer Sonder-Elektroden Finox 29/9 Gold Elektrode für schwer schweißbare Stähle z.b. Manganhartstahl, Werkzeugstahl und Federstahl Prima blue Elektrode für alle Schweißpositionen

25 Verbundvorhaben Entwicklung von Hochleistungsverfahren zum Trennen und Fügen dicker Stahlbleche system 4 + Richtlinie des Ministeriums für Wirtschaft zur Förderung von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben im Land Brandenburg - Große Richtlinie -

26 Verbundvorhaben system 4 + Projektpartner

27 Verbundvorhaben system Mehrfasen-Plasmaschneiden mit leistungsfähiger Stromquelle optimale Schnittkantenvorbereitung Einsparung von Fertigungsstufen wesentliche Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit beim Fügen neuartige effektive Absauganlage, geringere Umweltbelastung bei hoher Schneidleistung und -geschwindigkeit 2. Neuentwickelter Hochleistungs-WIG-Brenner wesentlich höhere Qualität der Wurzellagen höhere Schweißgeschwindigkeit

28 Verbundvorhaben system UP-Schweißen in Zwangslagen völlig neuartiges Pulvertransportsystem erhebliche Vereinfachung des Schweißverfahrens und Verringerung des technischen Aufwandes und der Kosten 4. Mehrdraht-UP-Schweißen Steigerung der Schweißguteinbringung und der Schweißgeschwindigkeit Einsparung von Fertigungsschritten und Verbesserung der Qualität der Schweißnähte

29 Verbundvorhaben system Systemübergreifendes Qualitätssicherungssystem rechnergestütztes QS-Management Verfolgung der Schneid- und Schweißparameter digitale Prozesskontrolle vom Rohblech bis zum fertigen Windkraftturm

30 Verbundvorhaben system 4 + Jedes Verfahren für sich stellt eine Innovation dar In der Kombination der Hochleistungsverfahren entsteht eine völlig neuartige effektive Hochleistungssystemtechnik für den Fertigungsprozess im Stahlbau mit hoher Qualität der Baugruppen und Fertigungserzeugnisse Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!