Innovative Frästechnologie in der Monopilefertigung

Mit der Erweiterung am Fertigungsstandort in Bilbao macht Haizea den Hafen zu einem der wichtigsten Standorte Südeuropas für den Bau von Offshore-Windtürmen und deren Gründungsstrukturen (Monopiles). Dank der neuen Anlagen mit bewährter Graebener-Technologie ist das Unternehmen dafür bestens gerüstet.

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Dank des Höhenadapters können mit der 55kW-Rundnahtfräse von Graebener Sektionen mit 6 bis 12 m Rohrdurchmessern bearbeitet werden (Bildnachweis: Graebener)

Von Beginn an arbeitet die 2017 gegründete Haizea Wind Group (Haizea) mit den Anlagen des Unternehmens Graebener. Für Haizeas Windturmfertigung in Bilbao lieferte Graebener bereits 2018 eine 55kW-Längsnahtfräsmaschine und zwei 55kW-Rundnahtfräsmaschinen. Nun steigt Haizea in den Monopilemarkt ein und setzt erneut auf zwei weitere Fräsanlagen zur Schweißnahtvorbereitung des Siegener Sondermaschinenbauers – dieses Mal mit einer neu entwickelten Rohrdrehvorrichtung zum Drehen und Positionieren von zylindrischen und konischen Rohren, mit der diese über der Längsnahtfräse zur Nahtbearbeitung ausgerichtet werden können. Das Rohrgewicht kann bis 125 t betragen.

Haizea ist ein Global Player der On- und Offshore-Industrie. Seit 2018 fertigt das Unternehmen im Hafen von Bilbao riesige Windtürme. Mit dem Einstieg in die Monopilefertigung erweitert das Unternehmen diesen Standort um ein weiteres Hallensegment. Bereits im zweiten Quartal dieses Jahres soll die Produktion beginnen.

Graebener lieferte dafür eine 55kW-Längsnahtfräsmaschine inklusive innovativer Rohrdrehvorrichtung, die auch für das Drehen und Positionieren von Konen geeignet ist. Zum Lieferumfang gehört zudem eine 55kW-Rundnahtfräsmaschine mit speziellem Höhenadapter und einem Untersatz, der es ermöglicht, die Rundnahtfräse mittels eines selbst angetriebenem Niederflurförderfahrzeug (SPMT) schnell an den zu bearbeitenden Rundnähten der Monopile-Sektionen zu positionieren und auszurichten. Mit den Anlagen werden die Verbindungsnähte der riesigen Konen und Zylinder, aus denen die Monopiles zusammengesetzt sind, für den UP-Schweißprozess vorbereitet.

Monopiles wiederum sind Fundamente für Offshore-Windparks – große Stahlsäulen mit Wandstärken bis 150 mm, Durchmessern bis 15 m, Längen bis 100 m und Stückgewichten bis zu 2.500 t.

Optimale Voraussetzungen bei großen Wandstärken

Auf der Graebener Längsnahtfräsmaschine werden Schweißnähte von Monopile-Rohrstücken mit sehr großen Durchmessern, Konenwinkeln bis zu 6° und einem Stückgewicht bis zu 150 t vorbereitet (Bildnachweis: Graebener)

Monopiles bestehen aus einer Vielzahl von miteinander verschweißten Stahlringen (Rohrschüsse). Aufgrund ihrer riesigen Durchmesser von bis zu 15 m werden die Schüsse wiederum aus mehreren Einzelblechen zusammengesetzt. Diese Fertigungsweise führt dazu, dass sowohl Längs- als auch Rundnähte entstehen: Längsnähte bei der Herstellung der Schüsse, Rundnähte beim Aneinanderfügen der Schüsse. Bevor die Einzelteile zusammengeschweißt werden können, müssen an ihren Kanten sowohl innen als auch außen präzise Fasen angebracht werden. Je präziser die Fasen, desto belastbarer sind später die Schweißnähte und damit das komplette Monopile.

Mit den Graebener Nahtfräsverfahren erhält man zum einen eine gleichmäßige Fugenbreite und -tiefe über den gesamten Rohrumfang hinweg. Zum anderen ermöglichen die sauber gefrästen Fugen eine unkomplizierte Sichtprüfung der Schweißnahtinnenwurzel ohne vorheriges Reinigen, sodass die Qualität der Innenschweißnaht direkt visuell erfolgen kann. Hierdurch können Schweißnahtfehler auf 0 % reduziert werden. Zu guter Letzt ist die maschinelle Nahvorbereitung eine notwendige Voraussetzung für einen automatischen Mehrdraht-UP-Schweißprozess, da der Nahterkennungssensor saubere Fugenkanten benötigt.

Ein weiterer Vorteil der Graebener Nahtfräsmaschinen liegt in Kosteneinsparungen von mindestens 62% gegenüber herkömmlichen Verfahren, wie Kohlestabfugen oder Schleifen. Der Grund dafür liegt in der Geometrie der gefrästen Nahtvorbereitung: Die sehr viel geringere Fugenbreite – eine gefräste Fuge hat einen Öffnungswinkel von 16°, eine herkömmliche Fuge dagegen ca. 60° – führt dazu, dass weniger Wärmeeinbringung erfolgt, weniger Schweißgut verwendet werden muss, Energie eingespart und die Schweißzeit erheblich reduziert wird. Zudem ist das mechanische Fräsen mit bis zu 1,2 m/Minute um ein Zehnfaches schneller als herkömmliche Prozesse.

Effizientes Handling von Konen mit großen Durchmessern

Graebener ist mit seinen Rund- und Längsnahtfräsmaschinen seit vielen Jahren weltmarktführend. Mit beiden Anlagentypen können große Rohrdurchmesser mit sehr großen Materialdicken bearbeitet werden. Haizea erhält gleich zwei Weiterentwicklungen:

Eine Besonderheit ist die 2022 von Graebener entwickelte Innovation für seine Längsnahtfräsmaschinen: die integrierte Rohrdrehvorrichtung, mit der auch konische Rohrschüsse sicher ohne Kranhandling und ohne Seitendrift positioniert werden können.

Da das Drehen konischer Rohrschüsse geometrisch bedingt eine Drift in Rohrlängsrichtung auslöst, hat Graebener spezielle Walzen entwickelt, die den Rohrschuss drehen und die Längsdrift gar nicht erst entstehen lassen. Mittels elektromotorischer Servoantriebe werden die Walzen so positioniert, dass die konischen Rohrschüsse nur auf dem größten und kleinsten Rohrdurchmesser auf der Mantellinie abrollen. Die Drehgeschwindigkeiten werden automatisch angepasst und somit eine Drift in Rohrlängsrichtung verhindert.

Die zweite Innovation – ein spezieller Höhenadapter – ermöglicht dem Kunden auf der Rundnahtfräse sehr unterschiedlich große Rohrdurchmesser zu bearbeiten. Um Sektionen aus zylindrischen und konischen Schüssen zusammensetzen zu können, müssen sie auf einer konstanten horizontalen Mittellinie positioniert werden. Somit entstehen durch die unterschiedlichen Durchmesser der Konen unterschiedliche Arbeitshöhen für die Rundnahtfräse. Mit einem eigens dafür entwickelten Adapter kann die Fräse in zwei unterschiedlichen Höhen an den Rohrsektionen platziert werden. Ein darunter platzierter Untersatz erlaubt das Verfahren der Fräsmaschine inklusive Adapter mittels Flurförderfahrzeug.

Kontakt

www.graebener.com