Wie aus einer Pilotanlage ein Ultraschallprüfbecken für die Stahlindustrie wird

Von der Versuchsanlage zur industriellen Reife – Engineering für ein Ultraschallprüfbecken

Für die SMS group – einen Anlagenlieferanten für die Stahlindustrie – konnten wir zuletzt ein spannendes Projekt realisieren, bei dem einmal mehr unsere Engineeringleistungen für Sondermaschinen gefragt waren. Die Aufgabe bestand darin, ein vom Kunden als Versuchsanlage gebautes Ultraschallprüfbecken für Stahlproben in die industrielle Reife und entsprechend größere Dimensionen zu überführen. Hierfür galt es, eine ganze Reihe von Parametern und Vorgaben zu beachten. Neben der zuverlässigen Funktionalität und einer entsprechend robusten Bauweise standen Aspekte wie Präzision, einfache Handhabung und natürlich Bedienersicherheit im Mittelpunkt.

Wie viele Proben muss die Anlage aufnehmen? Wie lang darf das Bestücken der Anlage dauern? Fragen wie dieser wurden im Vorfeld gemeinsam mit dem Kunden erörtert.

Was ist eigentlich ein Ultraschallprüfbecken?

Ultraschallprüfbecken für Stahlproben statt Ätzverfahren — Eine der Vorgaben für das Ultraschallprüfbecken: Die Fassungen für die Proben sollten austauschbar sein.

Das vom Kunden als Pilotanlage errichtete Ultraschallprüfbecken namens HD scan dient dazu, Proben von gegossenen Produkten, z.B. Stahlbrammen, mittels Ultraschall zerstörungsfrei auf Innenfehler zu untersuchen. Dafür werden die Proben millimetergenau in extrem hoher Geschwindigkeit von Ultraschallprüfköpfen abgefahren. Dank dreier Linearachsen können die Prüfköpfe innerhalb des Raumportals frei an jede Position bewegt werden. Bei der Untersuchung befinden sich die Proben in einem Wasserbad. Die Ultraschalleinheit muss demnach in einem Becken platziert sein, das mit einer Wasserzu- und ableitung versehen ist. Insgesamt sollte das von uns zu konstruierende Ultraschallprüfbecken so dimensioniert sein, dass in ihm bis zu 14 Proben von 225 cm x 225 cm Größe platziert werden können.

Worin genau bestand unsere Aufgabe?

Kurz gesagt: Wir sollten die Pilotanlage dahingehend weiterentwickeln, dass das HD scan-Verfahren im industriellen Maßstab bei einem Kunden der SMS group zum Einsatz kommen kann. Hierfür muss das Ultraschallprüfbecken zunächst einmal nach den Standards des modernen Maschinenbaus konstruiert und umgesetzt werden. Lediglich die Ultraschalleinheit selbst wurde vom Kunden bereitgestellt bzw. von uns übernommen. Unsere Engineeringleistung deckte sämtliche Funktionalitäten rund um die Steuerung ab. Das beinhaltet sowohl Sicherheitskomponenten wie die Integration einer Schutztür, die nur nach vorheriger Freigabe durch das System geöffnet werden kann, als auch alle Bedienelemente vom Magnetheber zum Platzieren der Proben bis hin zur Bewegungsteuerung der Ultraschallköpfe.

Das Ergebnis ist eine halbautomatische und in höchstem Maße bediensichere Lösung. Ein Großteil der Steuerung funktioniert per Knopfdruck.

Beratung, Engineering, Projektierung – alles aus einer Hand

Für VOORTMANN entschieden hatte sich der Kunde bei der Auftragsvergabe aus mehreren Gründen. Neben der nachweislichen Erfahrung in der Entwicklung von Sonderlösungen ist hier sicher das breite Leistungsspektrum zu nennen. Von der Verladetechnik über die Elektrotechnik und Pneumatik, Hydraulik bis zur Sprühtechnik ist bei uns sämtliches für dieses Projekt benötigte Wissen vorhanden. Der Kunde konnte also sicher sein, eine Lösung komplett aus einer Hand zu bekommen. Noch dazu hatte er einen festen Ansprechpartner, der sich von der Auftragsdefinition über die Angebotserstellung und Gesamtkoordination bis hin zur Übergaben um alles kümmerte. Überhaupt stellten wir über das gesamte Projekt hinweg sicher, dass der Kunde immer komplett im Bild und mit im Boot war. Ein gemeinsames Festlegen der Paramater im Vorfeld gehörte hier genauso dazu, wie ständige Rücksprache während der Entwicklungsphase. Letzteres natürlich auf Basis computerbasierter Skizzen und 3D-Simulationen, damit für den Kunden alles optimal nachvollziehbar war.

Die Bedienung des Ultraschallprüfbeckens

Ultraschallprüfbecken mit HD-Scan-Verfahren statt Ätzverfahren — Das fertige, von uns entwickelte Ultraschallprüfbecken mit Schutzumhausung, Bedienpanel und Schaltschrank.

Die gesamte Anlage ist aus Sicherheitsgründen eingehaust. Um Proben einzusetzen oder zu entnehmen, muss zunächst eine Schutztür geöffnet werden. Dies wiederum ist nur möglich, wenn aktuell kein Prüfzyklus läuft und sich kein Wasser im Prüfbecken befindet. Um die Bedienung des Ultraschallprüfbeckens so leicht wie möglich zu machen, haben wir für das Einsetzen der Proben eine magnetische Hebevorrichtung entwickelt. Der Bediener kann die bis zu 8 kg schweren Proben so komfortabel an die gewünschten Stellen im Gitterrost des Prüfbeckens positionieren. Nach dem Schließen der Schutztür genügt ein Knopfdruck und der Prozess startet, indem sich das Becken zunächst so lange mit Wasser füllt, bis die Prüfstücke komplett bedeckt sind. Danach folgt die eigentliche Prüfung, bei der die Ultraschalleinheit in Hochgeschwindigkeit über die Platten fährt. Nach Beendigung der Prüfung wird das Wasser wieder abgelassen und die Ultraschalleinheit fährt in Parkposition. Erst danach wird die Schutztür entriegelt und kann geöffnet werden.

Kleiner technischer Exkurs: die Vorteile des Ultraschallprüfverfahrens

Das von der SMS group entwickelte und von uns im industriellen Maßstab umgesetzte HD scan-Ultraschallprüfbecken bietet völlig neue Möglichkeit zur Überprüfung von Stahlproben. Bis dato kam hierfür ein Ätzverfahren zum Einsatz, das der neuen Technologie jedoch in allen Punkten unterlegen ist. Hier eine Gegenüberstellung der beiden Systeme:

	HD scan	Ätzverfahren
Investitionskosten	niedrig	hoch
Prozesskosten	niedrig	hoch
Personalkosten	niedrig	noch
Produktivität	hoch	niedrig
Genauigkeit	hoch	gering
Gesundheitsrisiken	keine	hoch
Zusätzliches Equipment	keins	Säureneutralisation
Platzbedarf	niedrig	hoch
Bewertungsergebnisse	objektiv	subjektiv

Die SMS group konzipierte HD scan zur Überprüfung von gegossenen Produkten mittels Ultraschallverfahren. Die entwickelte Pilotanlage diente VOORTMANN als Vorlage für den Bau eines Ultraschallprüfbeckens, das in industriellem Maßstab eingesetzt werden kann. Mehr zu HD scan auf www.hd-scan.com.

Da geht noch mehr – fordern Sie uns ruhig

Das Schöne am Engineering: Jedes realisierte Projekt erweitert zugleich das Portfolio und kommt somit auch allen unseren Kunden zugute. Für das von uns gebaute Ultraschallprüfbecken gilt das in besonderem Maße. Denn vieles, was hier von uns in puncto Teilautomatisierung entwickelt wurde, lässt sich ganz sicher auch in zukünftigen Projekten anwenden. Die magnetische Hebevorrichtung oder die Einhausung samt anlagengesteuerter Schutztür sind zum Beispiel Komponenten, die auch in anderen Anlagen Verwendung finden oder hier zumindest als Engineeringbasis dienen können. Zusätzliches Potenzial steckt zudem im Thema Automatisierung. Eine halbautomatische Steuerung wie in diesem Projektbeispiel ist bei weitem nicht das Ende der Fahnenstange. Hier ist noch vieles mehr möglich – bis hin zur Vollautomatisierung.