Hamburg/gc/pm.  Zehn Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft werden in Hamburg eine neue lasergestützte Systemlösung für das Zusammenfügen von Stahlelementen im Schiffbau erforschen. Die weltweit einzigartige Technologie wird im Laser Zentrum Nord (LZN) zum Einsatz kommen.

Sie steht hier langfristig für neuartige Produktentwicklungen im Schiff- aber auch Fahrzeug- und Maschinenbau zur Verfügung. Das Forschungsverbundprojekt „QuInLas“ (Qualitätsgerechte 3D Laser-Schweißbearbeitung innovativer Schiffskonstruktionen) hat ein Volumen von 12,5 Millionen Euro.

Davon finanziert das Bundesministerium für Wirtschaft auf Basis eines Bundestagsbeschlusses 7,5 Millionen Euro sowie die Industrie 5 Millionen Euro. Mit dem Projekt steht dem Institut für Laser und Anlagensystemtechnik (iLAS) der Technischen Universität Hamburg-Harburg 10 Millionen Euro zur Verfügung, um als Projektleiter die Laserschweißanlage im Laser Zentrum Nord (LZN) aufzubauen. Pilotkunden und zugleich assoziierte Partner im Projekt sind die Werft Blohm & Voss sowie der Germanische Lloyd.

Wirtschaftssenator Axel Gedaschko: „Das heute vorgestellte Projekt ist ein hervorragender Ansatz, die Wettbewerbsfähigkeit der Schiffbauindustrie durch die Entwicklung und den Einsatz neuester Technologien und Verfahren zu stärken. Es belegt die hohe Bedeutung des Laser Zentrums Nord für den Technologietransfer. Außerdem ist das Projekt ein hervorragendes Beispiel für die nachhaltige Wirkung der Hamburger Konjunkturprogramme.“

Das neue Laserfügesystem soll 2011 im Laser Zentrum Nord in Hamburg Bergedorf installiert werden. Auf der NORTEC 2010, Norddeutschlands führender Fachmesse für industrielle Produktionstechnik und Metallbearbeitung, wird dieses High-Tech-Produktionssystem als Modell und in Vorführungen der Grundoperationen auf dem Sonderstand „Laserinnovationen“ vom 27. bis 30. Januar 2010 vorgestellt werden.

Ziel dieser weltweit führenden Lasersystemforschung ist es, die Qualität des deutschen Stahlbaus zu erhöhen, die Produktherstellzeit deutlich zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit der Stahlbauproduktion am Standort Deutschland erheblich zu steigern. Darüber hinaus werden mit dem Einsatz der zu entwickelnden Technologien innovative Konstruktionen möglich, die heute mit konventionellen Herstellmethoden nicht realisierbar sind.

Dem (Zusammen-)Fügen von Bauteilen kommt im Stahlbau, zu dem z. B. der Schiff-, Schienen-, Brücken-, Hochhaus- und Maschinenbau zählen, eine besonders große Rolle zu. Damit werden aus einzelnen Bauelementen große Konstruktionen hergestellt.

Das Schweißen zählt zu den am häufigsten angewendeten Verfahren. In vielen Industriezweigen, wie beispielsweise dem Automobilbau, ist das Schweißen bereits zu einem großen Teil automatisiert. Den konventionellen Stahlbau beherrschen noch immer überwiegend manuelle Fügearbeiten. Die Gründe hierfür liegen zum einen darin, dass häufig nur Einzelstücke hergestellt werden. Für diese ist eine Automatisierung derzeit nur bedingt wirtschaftlich umsetzbar. Zum anderen muss aufgrund der Größe der Bauteile meist erheblich in die Anlagen investiert werden.

Die Herausforderung für die konventionellen Fügesysteme liegt insbesondere darin, dreidimensionale Bauteile herzustellen. Im Forschungsprojekt QuInLas sollen genau diese Herausforderungen aufgegriffen und in eine lasergestützte Systemlösung für die Stahlfertigung im Schiffbau umgesetzt werden.

Professor Dr. Claus Emmelmann, Leiter iLAS und Geschäftsführer LZN: „Ziel des drei Jahre dauernden Forschungsvorhabens ist es, dreidimensionale Stahlstrukturen automatisiert zu fügen und deren Qualität, Herstellzeit und Kosten um mindestens 30 Prozent zu optimieren.“

Das Laser Zentrum Nord ist für Hamburg eine der wichtigsten Maßnahmen im Rahmen des Konjunkturpaketes II des Bundes, das im Juli 2009 für den industriellen Technologietransfer neuartiger lasergestützter Produktionsmethoden gegründet wurde. Die Bauarbeiten am Schleusengraben sollen Mitte 2010 beginnen und im Herbst 2011 abgeschlossen sein.

Details der Laserfüge-Technologie:
Die Basis dazu bilden revolutionäre Robotersysteme, die mit innovativer Bildverarbeitungs- und Scanneroptik ausgestattet sind, um in einer Distanz von über einem Meter die Lage der Schweißnähte am Bauteil im Mikrometerbereich zu vermessen und anschließend in einem Bauraum von 15 m Länge sowie 5 m Höhe und Tiefe mit dem Laser zu fügen (Remoteschweißen). Mit den aufgenommenen Messdaten soll das System in der Lage sein, mit einer Laserstrahlleistung von 30.000 W (ein typischer Laserpointer hat 0,001 W) über eine Lichtleitfaser mit einem Durchmesser von 100 Mikrometern Stähle mit einer Dicke von über 20 mm geometrisch exakt zu verschweißen.

Durch integrierte Systeme zur Qualitätsüberwachung soll zusätzlich während und nach der Bearbeitung eine Beurteilung der Schweißnahtqualität vorgenommen werden, indem die gemessenen Qualitätsmerkmale mit theoretisch ermittelten Daten verglichen werden. Dieser Abgleich soll eine Aussage über die zu erwartende Lebensdauer erlauben, die nach bisherigen Schätzungen deutlich über denen konventioneller Konstruktionen liegen wird.

Kontakt:
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