Die Brückenwerkstatt der Deutschen Bahn in Dresden hat ihre Schneidtechnik auf den neuesten Stand der Technik gebracht. Seit Anfang des Jahres erfolgt der Blechzuschnitt mit einer Portalschneidanlage erlcut e540. Für die Schweißnahtvorbereitung kommt das Schneidrobotersystem BIBER zum Einsatz. Mit den beiden Anlagen aus dem Hause ERL Automation verzeichnet das Unternehmen nicht nur verbesserte Schneidergebnisse, sondern auch eine wesentliche Zeitersparnis.

Eine lange Geschichte

Gegründet wurde die Brückenwerkstatt 1927, damals noch mit Gleisanschluss, in unmittelbarer Nähe des Orts, wo im 19. Jahrhundert der erste Fernzug Deutschlands ankam.

Hervorgegangen aus einem Unternehmen der Deutschen Reichsbahn gehört die Brückenwerkstatt seit 2010 zur DB Bahnbau Gruppe GmbH, einer Tochter der Deutschen Bahn AG. Vor allem Eisenbahnbrücken aus Stahl werden in Dresden qualitätsgerecht mit dem nötigen Know-how hergestellt und instandgesetzt.

„Die Brückenwerkstatt beschäftigt sich mit Stahlbau-Instandsetzungen von vornehmlich Eisenbahnbrücken, aber auch Bahnhofsdächer und dergleichen. Im Neubau fertigen wir Brückenbauwerke bis 70 Tonnen Gewicht, aber auch Hilfsbrückensysteme und Signalausleger – alles was sich die Bahn aus Stahl wünscht“, erzählt Andreas Naumann, Leiter der Brückenwerkstatt. Dafür stehen zwei Werkhallen bereit: Während in der ersten Stahl geschnitten, gebohrt und mechanisch bearbeitet wird, steht in der zweiten die Voll- bzw. Teilfertigung auf dem Plan. Damit das Ganze lange hält, werden die Teile in einer eigenen Korrosionsschutzanlage gestrahlt und beschichtet.

Für den Zuschnitt der benötigten Bauteile war bislang eine Schneidanlage zum Senkrechtschneiden im Einsatz. Aus Altersgründen konnte sie den Ansprüchen nicht mehr vollumfänglich gerecht werden. Probleme bei der Führungsgenauigkeit und beim Prozess, aber auch die zunehmend mangelnde Verfügbarkeit von Ersatzteilen haben die Verantwortlichen veranlasst, sich Gedanken zu machen, wie die Anlage wieder auf den neuesten Stand der Technik gebracht werden kann. Dabei standen auch Überlegungen bezüglich eines Fasenaggregats im Raum, denn die Schweißnahtvorbereitung erfolgte bisher aufwendig an Handarbeitsplätzen (schleifen, fräsen, knabbern) oder wurde extern durchgeführt.

ERL hat ein Konzept ausgearbeitet, das überzeugt hat: In die vorhandene Peripherie, bestehend aus Schneidtisch und Absauganlage, wird eine neue Führungsmaschine mit den neuesten technischen Features zum Senkrechtschneiden mit Plasma- und Autogentechnik integriert. Für die Schweißnahtvorbereitung kommt das Roboterschneidsystem BIBER zum Einsatz, das vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bietet und auch sehr flache Winkel realisieren kann. „Nachdem wir die Bauteile gesehen haben, war relativ schnell klar, dass das mit einem Fasenaggregat nicht abbildbar ist“, so Sebastian Biermeier, Prokurist und Verkaufsleiter bei ERL Automation. „Es müssen oft Materialdickensprünge gemacht werden, welche teils sehr flache Fasen erfordern. Ein Fasenaggregat kommt hier sehr schnell an seine Grenzen“, erklärt er weiter.

Neue Führungsmaschine reduziert Fertigungszeiten

Die neue Führungsmaschine, eine erlcut e540 mit 4 m Spurbreite, ist wie ihre Vorgängerin für Blechformate bis 2,5 x 13 m ausgelegt. Das Portal ist mit drei Autogenschneidbrennern mit Innenzündung und Innenhöhenregelung und einem Plasmabrenner ausgestattet. Die Bestands-Stromquelle HiFocus 280i konnte, nachdem sie beim Hersteller überholt wurde, weiterverwendet werden. Mit dem Plasmaprozess sind Schnittlängen bis 30 mm und mit dem Autogenprozess Schnittlängen bis 200 mm realisierbar.

Die Schneidanlage liefert sehr präzise Schneidergebnisse. Maßgeblich hierfür sind die Komponenten, die in der erlcut verbaut sind, wie beispielsweise doppelseitige Zahnstangenantriebe mit bürstenlosen AC-Servo-Motoren, die hervorragende dynamische Eigenschaften mit hoher Konturgenauigkeit bieten. Zudem sind die Steifigkeit des Portals sowie die vollautomatische und präzise Z-Achse für die Genauigkeit der Schneidergebnisse ausschlaggebend.

Des Weiteren ist die erlcut mit einer automatischen pneumatischen Bandklemmung ausgestattet. Diese sorgt dafür, dass die geschleppten Brennerwagen je nach Programm automatisch im korrekten Abstand an das Stahlband geklemmt werden. Das ist zum einen in der Handhabung sehr komfortabel für den Bediener, zum anderen können Messungenauigkeiten ausgeschlossen und Nebenzeiten minimiert werden.

Während Standard-Portalschneidanlagen auch im Mehrbrennerbetrieb mit nur einem Proportionalventil arbeiten und dadurch das Eingreifen der Bediener beim Zu- und Abschalten von Brennern erfordern, um ein gleichbleibendes Flammenbild sicherzustellen, verfügt die erlcut über ein Proportionalventil pro Brenner. Dadurch wird im Mehrbrennerbetrieb die Gas- und Sauerstoffmenge automatisch an die Anzahl der verwendeten Brenner angepasst. Eine Korrektur des Flammenbildes seitens der Bediener ist nicht erforderlich und die dadurch entstehenden Einsparungen nicht unerheblich. Dies bestätigt auch Naumann: Als einen der größten Vorteile im Vergleich zur Vorgängeranlage nennt er die Geschwindigkeit. Aber auch die Möglichkeit, Anpassungen am Programm direkt an der Steuerung vorzunehmen, seien eine deutliche Erleichterung. „Anpassungsmöglichkeiten hatten wir zwar vorher auch, wobei alles wieder über einen Rechnerarbeitsplatz gehen musste. Kleinigkeiten sind jetzt auch vor Ort lösbar“, so Naumann.

Für die Programmierung kommt das universelle Programmiersystem act/cut zum Einsatz, das sich die Brückenwerkstatt bereits einige Jahre zuvor von ERL implementieren lassen hat. Die moderne Software bietet den Vorteil, dass Blechtafeln automatisch geschachtelt werden können, was bei dem zuvor eingesetzten Programm aufwendig manuell erfolgen musste. Außerdem erlaubt das System, mehrere Prozesse in einem Schneidprogramm zu kombinieren. Plasmaschneiden und Markieren, von beispielsweise Körnerpunkten, kann so in einem Programmablauf erfolgen.

Das Standardsoftwarepaket ist mit zahlreichen Zusatzfunktionen erweiterbar. Die Brückenwerkstatt hat sich für das Modul act/sign entschieden, welches es ermöglicht, Logos, Grafiken und Schriften schnell und einfach aufzubereiten und daraus eine dxf-Datei zu erstellen. Dabei können zahlreiche Grafik-Formate konvertiert werden. Eine Optimierungsfunktion ermöglicht es, die Qualität der zu schneidenden Konturen zu verbessern. Mit der Erweiterung act/manager hat die Brückenwerkstatt zudem eine Oberfläche für die Erstellung und Verwaltung von Fertigungsaufträgen und Lagerbeständen erhalten. Das Modul erlaubt die Zuordnung von Teilen zu den einzelnen Auftragspositionen sowie die Verwendung des Materialbestands für die Verschachtelung (ganze und angeschnittene Blechtafeln). Da die Software herstellerunabhängig ist, konnte die erlcut problemlos angebunden werden.

Schweißnahtvorbereitung automatisiert

Fasenarbeiten, die bislang per Schleifen, Fräsen oder Knabbern umgesetzt wurden, übernimmt nun die Roboterschneidanlage BIBER. Die Anlage eignet sich zum automatischen Erzeugen von Fasen nahezu jeglicher Art. Ob einfache Fasen, Doppelfasen, Fasen mit oder ohne Steg - mit dem BIBER lassen sich unterschiedlichste Anfasungen an bereits formgeschnittene Teile anbringen. Bei Schnitten von oben sind Fasenwinkel von 30° bis 90° möglich, bei Schnitten von der Stirnseite von 15° bis 89°, die Zugänglichkeit für den Brenner vorausgesetzt. Üblicherweise gilt dies alles als sehr aufwendig vorzubereiten und zu programmieren. Dem ist bei diesem Robotersystem nicht so. Das BIBER System von ERL Automation zeichnet sich durch einfache Offline-Programmierung und Handhabung aus. Egal ob Serienteile, unterschiedliche Bauteile oder nur Einzelteile geschnitten werden – der BIBER erzeugt mit kurzer Vorbereitungszeit Fasen in hoher Präzision und Geschwindigkeit.

Die neue Anlage bei der Brückenwerkstatt ist für Blechformate bis 2.000 x 9.000 mm ausgelegt. Dieser große Arbeitsbereich wird dadurch ermöglicht, dass ein Schneidroboter auf einer vorgelagerten Konsole montiert und auf einer rund 10 m langen Lineareinheit verfahrbar ist. Den Schneidtisch mit integriertem Absaugsystem kann das Unternehmen in seiner gesamten Größe nutzen, beispielsweise bei sehr groß dimensionierten Bauteilen. „Außerdem kann der Anwender den Tisch durch ein Trennwandsystem aufteilen. Es ergeben sich dann zwei Schneidbereiche, die für das Bearbeiten von kleineren Werkstücken im 2-Stationen-Betrieb genutzt werden können“, so Biermeier. Roboter und Anlagenbediener arbeiten dann zeitgleich – während der Roboter auf der einen Seite der Trennwand Bauteile anfast, kann der Bediener auf der anderen Seite parallel die fertiggestellten Bauteile abladen und den Tisch neu bestücken.

Bei der Plasmatechnik setzt ERL auf eine HiFocus 360i Stromquelle für Schnittlängen bis 50 mm. Sie ist ausgestattet mit einer automatischen Gaskonsole, die die Plasmagase für jede Schneidaufgabe optimal mischt – eine eigene Datenbank sorgt für die exakte Regelung der benötigten Gase. Zum Autogenschneiden kommt ein Brenner mit automatischer Innenzündung zum Einsatz. Damit sind Schnitte bis 200 mm möglich. Für beide Prozesse steht den Mitarbeitern der Brückenwerkstatt eine integrierte Schneiddatenbank zur Verfügung, die auf der jahrelangen Erfahrung von ERL basiert. Durch Abruf der hinterlegten Datensätze werden die Prozessparameter automatisch eingestellt – so haben auch unerfahrene Bediener die Möglichkeit, in wenigen Schritten die Teileproduktion aufzunehmen. Auch der Werkzeugwechsel ist denkbar einfach und in wenigen Handgriffen vollbracht. Möglich ist dies durch eine spezielle Werkzeughalterung, mit der binnen weniger Minuten Plasma- und Autogenbrenner ausgetauscht werden können. Die Brenner können durch eine Schraubverbindung von ihrer jeweiligen Position gelöst, ausgetauscht und an der neuen Position wieder befestigt werden. Durch eine automatische Brenner-Kalibrierung über vermessene Anschlagsysteme in der Brennerhalterung wird der korrekte Tool Center Point (TCP) sichergestellt.

Positives Fazit

Seit Jahresbeginn sind die Anlagen in Dresden in Betrieb. Im Rahmen einer produktionsbegleitenden Schulung konnten sich die Mitarbeiter mit den Maschinen vertraut machen. Bereits nach wenigen Wochen fällt das Fazit durchweg positiv aus. Mit dem BIBER beispielsweise konnte der Anwender die Produktivität in der Schweißnahtvorbereitung enorm steigern. „Wir haben erst gestern mit dem BIBER Schotten für Signalausleger geschnitten. Mit händischem Bearbeiten hätten wir dafür sicherlich etwas mehr als eine Stunde gebraucht. Der BIBER hat die Fasen in 3 Minuten geschnitten“, berichtet Naumann.

Für kurze Bearbeitungszeiten sorgt aber nicht nur der Prozess, sondern auch die einfache Handhabung der Anlage. Die Bauteile müssen lediglich auf den Schneidtisch gelegt werden. Dieser ist so konzipiert, dass sowohl Ober- als auch Unterfasen geschnitten werden können, ohne die Bauteile wenden zu müssen. Vorrichtungen sind dafür nicht erforderlich. Das am Roboter angebaute Kamerasystem intelliplace ermittelt die jeweilige Bauteillage auf dem Tisch automatisch. Auch die zugehörigen Bauteilprogramme werden automatisch aus dem Verzeichnis aufgerufen, zugeordnet und geschachtelt. Einzige Voraussetzung ist, dass das Bedienpersonal mit einem Handscanner die Bauteildaten (Data Matrix Code auf Bauteil oder Barcode auf Begleitpapieren) vorher erfasst. Gerade bei einer großen Bauteilvielfalt ist dieses System von Vorteil, weil es Zeit spart und nicht zuletzt Bedienerfehler reduziert, denn das Aufrufen von ähnlichen oder spiegelbildlichen Bauteilprogrammen ist ausgeschlossen. „Die Mitarbeiter haben sich schnell in das System eingearbeitet – es kommt sehr gut an, auch weil die Lärmemissionen geringer sind. Zwar kann der BIBER beim Plasmaschneiden auch laut werden, aber es macht eben schon einen Unterschied, ob der BIBER 3 Minuten läuft oder die Knabber-Maschine über eine Stunde“, so Naumann.

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