SWR+HyperFill von Novarc Technologies verwendet die Zweidraht-Metalllichtbogenschweißtechnologie von Lincoln Electric zum Füllen und Versiegeln von Rohrschweißnähten.
Das Schweißen kurzer Rohre ist ein komplexer Prozess. Durchmesser und Wandstärken unterscheiden sich naturgemäß leicht. Das macht die Anpassung zu einem Kompromiss, das Schweißen zu einem Anpassungsversuch. Dieser Prozess lässt sich nicht einfach automatisieren, und es gibt weniger gute Rohrschweißer als je zuvor.
Das Unternehmen möchte auch seine hervorragenden Rohrschweißgeräte behalten. Gute Schweißer werden wahrscheinlich nicht acht Stunden am Stück bei 1G schweißen wollen, während sich das Rohr in einem rotierenden Spannfutter befindet. Vielleicht haben sie 5G (horizontal, Rohre können sich nicht drehen) oder sogar 6G (nicht rotierende Rohre in geneigter Position) getestet und hoffen, diese Fähigkeiten anwenden zu können. Das Löten bei 1G erfordert Geschick, kann aber für erfahrene Anwender eintönig sein und sehr lange dauern.
In den letzten Jahren sind jedoch in der Rohrfertigung weitere Automatisierungsoptionen entstanden, darunter auch kollaborative Roboter. Novarc Technologies aus Vancouver, British Columbia, das 2016 den kollaborativen Spool Welding Robot (SWR) auf den Markt brachte, hat sein System um die HyperFill-Metall-Doppeldrahtschweißtechnologie (GMAW) von Lincoln Electric erweitert.
Dadurch erhalten Sie eine größere Lichtbogensäule für das Schweißen großer Mengen. Das System verfügt über Rollen und spezielle Kontaktspitzen, sodass Sie zwei Drähte im selben Kanal verlegen und einen größeren Lichtbogenkegel erzeugen können. Dadurch können Sie fast doppelt so viel Material verschweißen.
So sagte Soroush Karimzade, CEO von Novarc Technologies, das die SWR+Hyperfill-Technologie auf der FABTECH 2021 vorstellte. „Vergleichbare Ablagerungsraten können immer noch für Rohre [Wandstärken] von 0,5 bis 2 Zoll erzielt werden.“
In einer typischen Konfiguration richtet der Bediener den Cobot so ein, dass er mit einem Brenner einen Eindraht-Wurzeldurchgang durchführt. Anschließend entfernt und ersetzt er den Brenner wie gewohnt durch einen anderen Brenner mit einer Zweidraht-GMAW-Einstellung, wodurch die Füllung erhöht wird. Ablagerungen und verstopfte Passagen werden vermieden. „Dies trägt dazu bei, die Anzahl der Durchgänge zu reduzieren und die Wärmezufuhr zu verringern“, sagte Karimzadeh und fügte hinzu, dass die Wärmekontrolle die Schweißqualität verbessere. „Bei unseren internen Tests konnten wir hohe Schlagfestigkeitstests bis zu -50 Grad Fahrenheit durchführen.“
Wie jede Werkstatt sind auch einige Rohrwerkstätten diversifizierte Unternehmen. Sie arbeiten zwar selten mit dickwandigen Rohren, verfügen aber für solche Arbeiten über ein Leerlaufsystem in den Ecken. Mit dem Cobot kann der Bediener eine Einzeldraht-Konfiguration für dünnwandige Rohre verwenden und dann bei der Bearbeitung dickwandiger Rohre, die zuvor für das Rohrsystem des Subarc-Systems benötigt wurden, auf eine Doppelbrenner-Konfiguration (ein Draht für den Wurzelkanal und Doppeldraht-GMAW zum Füllen und Verschließen der Kanäle) umsteigen.
Karimzadeh ergänzt, dass eine Doppelbrennerkonfiguration die Flexibilität erhöhen kann. So kann ein Doppelbrenner-Cobot beispielsweise sowohl Kohlenstoffstahl- als auch Edelstahlrohre schweißen. Bei dieser Anordnung nutzt der Bediener zwei Brenner in einer Eindrahtkonfiguration. Ein Brenner liefert Fülldraht für Kohlenstoffstahl, der andere Brenner Draht für Edelstahlrohre. „In dieser Konfiguration verfügt der Bediener über ein sauberes Drahtzufuhrsystem für einen zweiten Brenner, der für die Bearbeitung von Edelstahl ausgelegt ist“, so Karimzadeh.
Berichten zufolge kann das System während kritischer Wurzellagen Anpassungen im laufenden Betrieb vornehmen. „Während der Wurzellage, wenn man durch die Heftstelle fährt, vergrößert und verengt sich der Spalt je nach Rohrpassung“, erklärt Karimzade. „Um dies zu berücksichtigen, kann das System Festsitzen erkennen und adaptives Schweißen durchführen. Das heißt, es passt automatisch die Schweiß- und Bewegungsparameter an, um eine korrekte Verschmelzung dieser Heftstellen zu gewährleisten. Es kann auch die Spaltveränderung erfassen und die Bewegungsparameter anpassen, um sicherzustellen, dass keine Risse entstehen und die korrekte Wurzellage durchgeführt wird.“
Das Cobot-System kombiniert Lasernahtführung mit einer Kamera, die dem Schweißer klare Sicht auf den Draht (bzw. den Draht bei einem Zweidrahtaufbau) bietet, während das Metall in die Nut fließt. Novarc nutzt seit Jahren Schweißdaten, um NovEye zu entwickeln, ein KI-gesteuertes Bildverarbeitungssystem, das den Schweißprozess autonomer macht. Ziel ist es, dass der Bediener nicht ständig die Schweißung kontrolliert, sondern sich auch anderen Aufgaben widmen kann.
Vergleichen Sie dies mit einer Anwendung, bei der zunächst eine manuelle Wurzelkanalaufbereitung, anschließend ein schneller Durchgang und anschließend eine manuelle Heißkanalaufbereitung mit einem Schleifgerät zur Reinigung der Wurzelkanaloberfläche erforderlich sind. Anschließend gelangt der kurze Schlauch schließlich in den Füll- und Verschlusskanal. „Dafür muss die Rohrleitung oft an einen anderen Ort verlegt werden“, fügt Karimzade hinzu, „dadurch muss mehr Material verarbeitet werden.“
Stellen Sie sich nun dieselbe Anwendung mit Cobot-Automatisierung vor. Mit einem Einzeldraht-Setup für Wurzel- und Überlagerungskanäle schweißt der Cobot die Wurzel und beginnt anschließend sofort mit dem Füllen des Kanals, ohne die Wurzeloberfläche zu erneuern. Bei dicken Rohren kann dieselbe Station mit einem Einzeldrahtbrenner beginnen und für die folgenden Durchgänge auf einen Doppeldrahtbrenner umstellen.
Diese kollaborative Roboterautomatisierung könnte in einer Rohrwerkstatt lebensverändernd wirken. Professionelle Schweißer verbringen die meiste Zeit mit der Ausführung schwierigster Rohrschweißungen, die mit einem Drehfutter nicht möglich sind. Anfänger steuern Cobots gemeinsam mit erfahrenen Schweißern, beobachten und kontrollieren Schweißnähte und lernen, wie man hochwertige Rohrschweißungen durchführt. Mit der Zeit (und nach Übung in der manuellen Position 1G) lernten sie, den Brenner zu manövrieren, und bestanden schließlich die 5G- und 6G-Prüfungen, um selbst professionelle Schweißer zu werden.
Ein Neuling, der heute mit einem Cobot arbeitet, beschreitet möglicherweise eine neue Karriere als Rohrschweißer, doch Innovation mindert seine Effektivität nicht. Darüber hinaus benötigt die Branche gute Rohrschweißer, insbesondere Möglichkeiten zur Produktivitätssteigerung. Die Automatisierung des Rohrschweißens, einschließlich kollaborativer Roboter, dürfte in Zukunft eine immer größere Rolle spielen.
Tim Heston, leitender Redakteur von The FABRICATOR, ist seit 1998 in der Metallverarbeitung tätig und begann seine Karriere beim Welding Magazine der American Welding Society. Seitdem deckt das Magazin alle Metallverarbeitungsprozesse ab, vom Stanzen, Biegen und Schneiden bis hin zum Schleifen und Polieren. Er kam im Oktober 2007 zu The FABRICATOR.
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