Nullpunkt-Spannsystem

Ohne Hammer eingespannt

Die Bearbeitung der Rotornabe für eine Offshore-Windkraftanlage ist ein Projekt der speziellen Größenordnung. Dass sie nur mit einem 100 Tonnen Kran bewegt werden kann, darf nicht darüber hinwegtäuschen, dass es bei dem tonnenschweren Bauteil auf eine äußert präzise Bearbeitung und damit auch eine exakte Spannung ankommt. Mit dem Nullpunkt-Spannsystem Garant Zero Clamp hat SHW Casting Technologies die Aufspannung vereinfacht und gleichzeitig die Rüstzeit um mehr als 75 Prozent minimiert.
Das Spannsystem aus dem Hause Hoffmann ist einfach in der Anwendung und beinhaltet keine Hydraulik- sondern ausschließlich Druckluftkomponenten.

Extremen klimatischen Bedingungen und starken Windbelastungen widerstehen Offshore Windkraftanlagen und sie müssen reibungslos funktionieren. SHW CT liefert seinen Kunden in der Windenergiebranche einbaufertige Gusskomponenten. Hier sind höchste Gussqualitäten und Bearbeitungspräzision gefordert. Besonders komplex ist die maßhaltige Fertigung der Rotornabe, denn nicht allein die Größe und das Gewicht von vierzig Tonnen machte die Spannung bislang zu einer extrem zeitaufwendigen und schwierigen Arbeit. „Die Nabe hat drei gleiche Seiten, an die die Rotorblätter geschraubt werden. Zum Bearbeiten muss sie aufgestellt und dann noch zweimal um 120° gedreht werden. Erschwerend kommt hinzu, dass das Bauteil mit einer Neigung von 3° auf der Platte sitzt“, erklärt Uwe Knäbel, Leiter der Betriebswerkstatt II in Königsbronn. Bislang wurde die Rotornabe zunächst grob mit einem Kran und dann mit Ketten und Seilzügen fein ausgerichtet. Dazwischen wurde immer wieder gemessen, ob das Bauteil richtig steht. Wenn das der Fall war, spannte man es entsprechend kräftig mit herkömmlichen Spanneisen. „Am Schluss haben die Mitarbeiter das Bauteil dann mit einem Hammer auf den letzten Zehntelmillimeter geschlagen“, so Uwe Knäbel. Ein Geduldspiel, das in der Vergangenheit vier Stunden pro Aufspannung in Anspruch nahm.

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Insgesamt zwölf Stunden Rüstzeit für eine Rotornabe war Uwe Knäbel zu viel. Eine Lösung für das Problem ist das Nullpunkt-Spannsystem Garant Zero Clamp der Hoffmann Group. Von Beginn an stand für ihn fest: Ein neues Spannsystem muss einfach in der Anwendung sein und sollte keine Hydraulik- sondern ausschließlich Druckluftkomponenten beinhalten. Die Verwendung von nur einem Bolzentyp bei dem Nullpunkt-Spannsystem hat ihn überzeugt: „Alle anderen Spannsysteme, die ich kenne, arbeiten mit unterschiedlichen Positionierbolzen, was auf Kosten der Genauigkeit, der Einfachheit der Bedienung sowie der Prozesssicherheit geht. Hier gibt es nur einen Bolzentyp und eine automatische Zentrierung zum Mittelpunkt hin, was gerade für die Bearbeitung mit modernen 5-Achszentren elementar wichtig ist. Das Leistungsspektrum hat mich überzeugt, weil es eine sehr hohe Systemgenauigkeit bietet und keine Verwechslungsmöglichkeit bei der Auswahl der Bolzen besteht.“ Das Nullpunkt-Spannsystem wird pneumatisch geöffnet und spannt über ein permanent wirkendes, verschleißfreies Federsystem, das ohne äußere Kraftzufuhr auskommt. Durch dieses Klemmprinzip erreicht das Nullpunkt-Spannsystem eine besonders hohe Haltekraft. Zum Lösen der Spannbolzen wird lediglich Druckluft von 5 bar benötigt. Da alle Kräfte zur Mitte hin wirken, wird zudem ein Höchstmaß an Präzision erreicht.

Guter Sitz auch in XXL

Für die Spannung der Rotornabe wird Garant Zero Clamp mit den drei größten Spanntöpfen von 190 Millimeter Durchmesser und einer Haltekraft von jeweils 60 kN eingesetzt. Zunächst galt es für Uwe Knäbel aber Überzeugungsarbeit im eigenen Hause zu leisten: „Nullpunkt-Spannsysteme sind bei Maschinen mit kleineren Spannvorrichtungen etabliert. Aber bei einem so großen Bauteil konnte sich keiner vorstellen, dass die kleinen Spanntöpfe die große Gewichtsbelastung von 40 Tonnen mit 3° Anstellung überhaupt festhalten können.“ Ihm kam entgegen, dass die Bearbeitungshalle II neu gebaut und ausgestattet wurde, so dass keine langen Entscheidungswege notwendig waren. Zusammen mit den Spezialisten der Hoffmann Group, entwickelte er eine individuelle Lösung.

Die Spannung war groß, als die Rotornabe das erste Mal eingespannt wurde. Zunächst lief alles planmäßig, doch beim Anheben des Bauteils wurden die Stahlkonen für die Zentrierung aufgrund der 3° Anstellung des schweren Bauteiles durch den dann schräg anliegenden Bolzen mit herausgerissen. „Für einen Moment glaubte ich, mein Projekt Nullpunkt-Spannsystem wäre damit gestorben“, erinnert sich Uwe Knäbel. Doch die Spezialisten der Hoffmann Group waren schnell vor Ort und es war klar, dass nur eine kleine Modifikation am Spanntopf vorgenommen werden muss. Die umgehend gelieferten drei neuen Spanntöpfe sind seitdem ohne Probleme im Einsatz.

Durch seine unkomplizierte Technik lässt sich das Nullpunkt-Spannsystem einfach in die Arbeitsprozesse an der Großfräsmaschine Pama Speedram 3000 integrieren – und das bei hoher Effizienz. Uwe Knäbel: „Inzwischen benötigen wir zum Aufspannen einer Seite nicht einmal mehr ganz eine halbe Stunde. Davor waren es vier Stunden. Wenn Sie das auf das gesamte Bauteil hochrechnen und mit einem Stundensatz von 300 Euro multiplizieren – da braucht es eigentlich keine weiteren Argumente.“ Selbst bei Wärmefluss garantiert der zentrale Nullpunkt eine Wiederholgenauigkeit von weniger als 5 µm. Und nicht zuletzt kommt das neue System durch seine einfache Handhabung bei den Mitarbeitern gut an. ee

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