BOLTED

Ein Forum über die Optimierung
von Schraubenverbindungen

Drückend überlegen – Superbolt als Problemlöser

18 Januar 2017
Kommentar

Text: Carol Akiyama

Foto: Sodick

Da Schraubenverbindungen ein wesentlicher Bestandteil der meisten Maschinen sind, haben sie für viele Anwendungen der japanischen Sodick Corporation entscheidende Bedeutung. Das Unternehmen stellt Industrie- und Werkzeugmaschinen sowie Verbrauchsmaterialien und andere Produkte her. Zu den wichtigsten Prioritäten zählt die hauseigene Forschung und Entwicklung, um qualitativ hochwertige Produkte anbieten zu können, die die Fertigungsabläufe von Kunden optimieren.

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Erstveröffentlichung Bolted #2, 2016.

DIE HERAUSFORDERUNG
Da Schraubenverbindungen ein wesentlicher Bestandteil der meisten Maschinen sind, haben sie für viele Anwendungen der japanischen Sodick Corporation entscheidende Bedeutung. Das Unternehmen stellt Industrie- und Werkzeugmaschinen sowie Verbrauchsmaterialien und andere Produkte her. Zu den wichtigsten Prioritäten zählt die hauseigene Forschung und Entwicklung, um qualitativ hochwertige Produkte anbieten zu können, die die Fertigungsabläufe von Kunden optimieren.

Vor kurzem nahmen einige Ingenieure, die bei Sodick für Formmaschinen zuständig sind, an einer Schulung von Ikeda Metals, einem japanischen Vertriebspartner von Nord-Lock, teil, in dem Lösungen für die Problematik sich losdrehender Schrauben vorgestellt wurden. Genau das Problem, mit dem Sodick zu kämpfen hatte.

Gemeinsam begannen die Ingenieure von Ikeda Metals und Nord-Lock mit der Suche nach Bereichen, in denen die von Sodick verwendeten Schraubenverbindungen verbessert werden konnten. Sie stellten fest, dass die Bolzen der Zugankerstangen in den Sodick-Formmaschinen mit einem traditionellen Verfahren angezogen wurden. Die Zuganker sind sehr lang, und wenn sie einer Torsionsbelastung ausgesetzt sind, während die Maschine lange Zeit am Standort des Endkunden in Betrieb ist, wird es schwierig, eine optimale Leistung zu garantieren. Aus Sicht des Kunden ist die Fähigkeit, die auf die Verbindungen einwirkende Kraft richtig zu kontrollieren, unerlässlich, da sie der Schlüssel für einen sicheren Betrieb ohne teure Stillstandszeiten ist.

DIE LÖSUNG
Superbolt-Spannelemente waren die perfekte Lösung, weil sie rein axial verspannt werden. Da bei Superbolts keine Reibung entsteht, kann die auf die Verbindungen einwirkende Kraft kontrolliert werden, ohne dass eine Torsionsbelastung auftritt. Die Leute bei Sodick waren beeindruckt, wie sorgfältig Nord-Lock Ingenieure nach Lösungen suchten, die exakt auf ihre ganz speziellen Anwendungsbedürfnisse zugeschnitten waren.

DAS ERGEBNIS
Superbolt-Spannelemente sind Premium-Produkte, und obwohl billigere Alternativen auf dem Markt erhältlich sind, ist Sodick fest davon überzeugt, dass ihr Preis-Leistungsverhältnis sie sehr attraktiv macht. Etwa die Hälfte der Sodick-Produkte wird nach Übersee verkauft und einige große Maschinen müssen zerlegt geliefert werden. Aus diesem Grund ist es sehr wichtig, dass die Montage ihrer Formmaschinen und der mögliche Austausch von Teilen einfach, schnell und sicher am Standort des Endkunden durchgeführt werden kann. Sodick freut sich, dass zufriedene Kunden in vielen positiven Rückmeldungen über reibungslose, schnelle Abläufe berichten.

Neue Horizonte mit dem Expander System

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Seit mehr als 100 Jahren ist Royal Boskalis Westminster N.V. ein weltweit führender maritimer Dienstleister in den Bereichen Nassbaggerarbeiten, landseitige Arbeiten für Infrastrukturmaßnahmen und Offshore-Energie. Das Unternehmen, zu dessen Kernwerten die Sicherheit und Nachhaltigkeit zählen, kann auf eine lange Geschichte erfolgreicher Projekte in verschiedenen anspruchsvollen Offshore-Umgebungen zurückblicken.

In dem riesigen Maschinen- und Anlagenpark des Unternehmens sticht die beeindruckende (Schwimm-) Baggerflotte besonders hervor. In harten Offshore-Umgebungen mit sehr eingeschränkten Wartungs-, Reparatur- und Servicemöglichkeiten sind effiziente und problemlose Abläufe von entscheidender Bedeutung.

Für einen seiner größten Bagger – den Tieflöffelbagger Baldur – hat sich Boskalis für Expander als Lieferant von Gelenkbolzen entschieden.

Expander-Lösungen sind geeignet für den Einsatz in extremen Umgebungen wie der Offshore-Industrie. Eine Aussage, die Boskalis umgehend auf die Probe stellte.

Das von Expander für dieses Projekt gelieferte Gelenkbolzensystem wird zwischen Ausleger und Schaufelarm montiert; es ist das mit Abstand größte, welches das Unternehmen im eigenen Haus je entwickelt und hergestellt hat. Der Bolzen ist 2230 mm lang, hat einen Durchmesser von 320 mm und wiegt knapp 1,5 Tonnen. Allein eine der beiden Hülsen bringt ein Gewicht von 95 kg auf die Waage.

Stillstände und Produktionsausfälle durch Verschleiß der Gelenklagerungen sind für Boskalis kein Thema mehr. Die Konstruktion von Expander hat die Lebensdauer der Baggerflotte des Unternehmens verlängert und ihre Leistung verbessert.

FEST ANGEZOGEN

4 Januar 2017
Kommentar

Text: Chad Henderson

Foto: Getty Images

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Erstveröffentlichung Bolted #2, 2016.

PROJEKT: SAN FRANCISCO-OAKLAND BAY BRIDGE
GESAMTPROJEKTKOSTEN: 6,4 MILLIARDEN US-DOLLAR
ANWENDUNGSBEREICH: NEUBAU DES ÖSTLICHEN BRÜCKENZUGES
BOLTIGHT-LÖSUNG: HYDRAULISCHES VORSPANNEN DER SCHRAUBEN AN DEN SEILKLEMMEN
AUFTRAGNEHMER: AMERICAN BRIDGE/FLUOR

Viel größer kann ein Bauprojekt nicht sein. Eine Hängebrücke mit nur einem Turm, auf nur begrenzt vorhandenem Grundgestein, mit zehn Fahrspuren – und dieses Bauwerk muss dann auch noch dem größten Erdbeben standhalten können, das in einem Zeitraum von 1.500 Jahren zu erwarten ist.

2006 wurde ein Jointventure aus den beiden Bauunternehmen American Bridge und Fluor mit dem größten öffentlichen Bauvorhaben in der kalifornischen Geschichte betraut – nämlich mit dem Bau des neuen östlichen Brückenzuges der San Francisco-Oakland Bay Bridge.

„Die meisten Hängebrücken haben mehrere Türme“, erklärt Brian A. Petersen, Vice President – Western Region, American Bridge: „Dieser Brückenzug hat nur einen einzigen Turm und ist im Wesentlichen an sich selbst verankert. Das Hauptkabel sitzt im Deck, was unter baustatischen Gesichtspunkten eine extrem komplexe Ingenieursleistung darstellt.“

Insgesamt werden die Abhängeseile von 114 Seilklemmen, die um das Hauptkabel herum befestigt sind, an Ort und Stelle gehalten, und diese Klemmen müssen mit der exakt richtigen Vorspannkraft verschraubt werden. Für die hochfesten Gewindestangen zur Sicherung des Hauptturms, der Auflager und der Schubverzahnung am östlichen Ende der Brücke war ein hochleistungsfähiges Recksystem erforderlich, um die hohe Klemmkraft zu erzielen, die die Bolzen erreichen mussten. Mehr als 2.000 Verbindungselemente wurden mit den hydraulischen Vorspannwerkzeugen von Boltight angezogen.

„Das Boltight-System dehnt die Stange und zieht die Mutter fest, aber es dreht niemals die Stange, was ein wichtiges Konstruktionskriterium war“, fährt Petersen fort. „Mithilfe der Boltight-Werkzeuge war es uns möglich, die hochfesten Gewindestangen und Schrauben unter sehr beengten Platzverhältnissen korrekt anzuziehen. Die Geräte sind sehr genau und unsere Arbeiter konnten sie problemlos überall mit hin nehmen. Kein anderer Hersteller war in der Lage, unsere Anforderungen zu erfüllen.“

Frohe Weihnachten wünscht die Nord-Lock Gruppe

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Die Urlaubszeit steht an und die Nord-Lock Gruppe möchte diese Gelegenheit nutzen, um allen frohe Weihnachten und ein gutes neues Jahr zu wünschen! Durch die jüngsten Akquisitionen und neuen Technologien in unserem Produktportfolio war es ein ereignisreiches Jahr für uns alle. Wir hoffen, dass 2016 auch für Sie in guter Erinnerung bleiben wird.

In diesem Jahr spendet die Nord-Lock Gruppe im Namen aller Mitarbeiter an „Reach for Change“. Reach for Change ist eine Organisation, die außergewöhnlich soziale Unternehmer unterstützt, Menschen die sich leidenschaftlich für die Schaffung einer besseren Welt für Kinder einsetzen. Menschen mit innovativen Ideen und dem Know-How dieses Ziel erfolgreich umzusetzen. Lesen Sie mehr unter http://reachforchange.org/en/.

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Die deutsche Vertriebsniederlassung, die Nord-Lock GmbH, hat vom 27.12.2016 bis einschließlich 30.12.2016 geschlossen. Für die Nord-Lock AG in der Schweiz gilt, unsere Büros bleiben über die Festtage geschlossen, ab dem 26.12.2016 bis und mit 02.01.2017.

Im Trend: Sicherheit rund um die Gleise durch neue Materialien

30 November 2016
Kommentar

Text: Ulrich Schamari

Foto: CTS

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Erstveröffentlichung Bolted #2, 2016.

Die Entwicklung neuer Werkstoffe wie etwa glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) hat auch für die Infrastruktur von Eisenbahngesellschaften neue Trends gesetzt. An den Gleisanlagen werden zunehmend Materialien wie Stahl und Holz durch GFK ersetzt, weil durch Einsatz von GFK Gitterroste, Laufsteganlagen, Brückeneindeckungen, Rettungswege und Dienstwege witterungsbeständig, rutschfest und damit sicherer gemacht werden können. Auch komplette Konstruktionen aus GFK-Profilen beispielsweise für Geländer, Steigleitern, Hangtreppen und Arbeitsbühnen erfreuen sich aufgrund ihrer unkomplizierten Modulbauweise immer größerer Beliebtheit bei den Bahnbetreibern. Geringes Gewicht und höchste Belastbarkeit sprechen für den innovativen Werkstoff.

Vor allem die Deutsche Bahn hat sich entschieden, GFK in ihrer Infrastruktur vermehrt einzusetzen. „Das ist ein Trend, weil die Deutsche Bahn die Vorteile des Materials 100-prozentig für sich erkannt hat“, freut sich Philipp Wilczek, Juniorpartner und Verkaufsleiter der CTS Composite Technologie Systeme GmbH, die auf dem Gebiet der Glasfaserverstärkten Kunststoffe (GFK) zum Technologieführer geworden ist. Speziell das leichte Gewicht im Vergleich zu Stahl und die Tatsache, dass nicht die gesamte Konstruktion geerdet werden muss, weil GFK elektrisch isolierend ist, sprechen für den Werkstoff. Zudem ist GFK korrosionsfrei, wodurch praktisch keine Instandhaltungskosten entstehen. Die Deutsche Bahn ist hiermit Trendsetter für Europa, denn die Eisenbahnbetreiber im benachbarten Ausland orientieren sich am größten Unternehmen der Branche auf dem Kontinent.

Natürlich müssen die Produkte und Konstruktionen aus dem sehr dauerhaften GFK in der Anwendung verschraubt werden, und diese Schraubenverbindungen können Probleme bereiten. Um dies zu vermeiden, hat sich CTS für das innovative Schraubensicherungssystem X-series von Nord-Lock entschieden. Maik Hartmann, Technischer Leiter bei CTS, erläutert dies: „Unser Material ist ja grundsätzlich wartungsarm. Damit aber auch die gesamte Konstruktion wartungsarm ist, haben wir eine Lösung gebraucht, wie wir die Schrauben so sichern können, dass wir den Vorteil des Materials eben auch auf die Verbindungsmittel ausweiten können.“ Wenn man sich im und am Gleis bewege, sei durch den Zugverkehr mit Erschütterungen und Vibrationen zu rechnen. Deshalb komme man um eine optimale Schraubensicherung, wie sie die Nord-Lock X-series Keilsicherungsfederscheiben bieten, einfach nicht herum. Dieses weltweit modernste Schraubensicherungssystem kombiniert das Keilsicherungsprinzip mit einem Federeffekt gegen Lockern durch Setzerscheinungen und Relaxation. Damit verbessert es die GFK-Produkte von CTS auf absolutes Spitzenniveau und macht diese zu einem Sicherheits-Muss im Bahnverkehr.

Die Experten: Hydraulische Vorspannwerkzeuge

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Erstveröffentlichung Bolted #2, 2016.

F:   Welche wesentlichen Vorteile bieten hydraulische Vorspannwerkzeuge?
A:  Ein hydraulisches Vorspannwerkzeug bietet eine schnelle, einfache und sichere Methode, um Schrauben mit großem Durchmesser auf hohe und genaue Vorspannwerte anzuziehen. Es verwendet kein Drehmoment und erfordert kein Drehen der Mutter oder Schraube mit hohem Kraftaufwand, wie es beispielweise bei Schlagschraubern, Schlagmaulschlüsseln oder hydraulischen Drehmomentschlüsseln der Fall ist, bei denen die Reibung überwunden werden muss.

Ein hydraulisches Vorspannwerkzeug ist ein ringförmiges Reckwerkzeug, das über der festzuziehenden Schraube und Mutter installiert wird. Das Reckwerkzeug übt Druck auf die Schraubenverbindung und Zug auf das Schraubenende aus. Da die von dem Reckwerkzeug erzeugte Kraft direkt auf das Schraubenende angewendet wird, entsteht in dem Schraubenschaft eine Spannung, die gleich der von dem Reckwerkzeug erzeugten Last ist. Während der Spannungsbeaufschlagung durch das Reckwerkzeug kann die Mutter mit Null Drehmoment gedreht werden, bis sie fest ist. Anschließend wird das Reckwerkzeug entlastet und ein hoher prozentualer Anteil der Last, der von der Länge und dem Durchmesser der Schraube abhängig ist, bleibt in dem Schraubenschaft erhalten.

Hydraulisches Vorspannen bietet die folgenden Vorteile:

  • Genauigkeit – sehr exakte Einhaltung der Schraubenlasttoleranz, oft 5 % oder besser. Reibungsverluste brauchen nicht berücksichtigt zu werden und es ist keine Schmierung erforderlich. Einfache Berechnung der Lastübertragung und Vermeidung einer Überlastung.
  • Geschwindigkeit – die Werkzeuge lassen sich erstaunlich schnell installieren und bedienen.
  • Gleichzeitiges Anziehen – mehrere Vorspannwerkzeuge können gleichzeitig hydraulisch betätigt werden.
  • Gleichmäßigkeit – das gleichzeitige Vorspannen mehrerer Schrauben garantiert, dass alle Schrauben mit der gleichen Kraft beaufschlagt werden.
  • Sicherheit – keine Klemmstellen oder Reaktionsprobleme. Die integrierte Sicherheit der Boltight-­Systeme übertrifft die Industrieanforderungen.
  • Vielseitigkeit – mithilfe von Adapter-Kits kann ein einziges Vorspann-Set oft für eine Vielzahl unterschiedlicher Verschraubungen verwendet werden.
  • Kosteneffizienz – durch Kombination der oben genannten Faktoren bietet das hydraulische Vorspannen dem Kunden einen echten betrieblichen Nutzen.

 

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Schicken Sie Ihre Fragen zum Thema Schraubensicherung per E-Mail an
experts@nord-lock.com

„Eine einzigartige Technologie entsteht“

16 November 2016
Kommentar

Text: Alastair Macduff

Foto: Laurence Claus

LAURENCE CLAUS hat eine Leidenschaft. Mit mehr als 25 Jahren Erfahrung in der US-amerikanischen Verbindungselemente- und Fahrzeug­zulieferindustrie treibt ihn der Wunsch, sein Wissen zu teilen. Mittlerweile führt er eine eigene Firma, die Unternehmen in der Fertigungs- und Automobilindustrie Schulungen und Beratungsdienstleistungen im Zusammenhang mit Verbindungselementen bietet.

Spotlight

Erstveröffentlichung Bolted #2, 2016.

Welche Wissenslücken sehen Sie in Hinsicht auf Verbindungselemente in der modernen Arbeitswelt?
„In Nordamerika nimmt der Altersdurchschnitt der allgemeinen Belegschaft immer weiter zu und Unternehmen haben es schwer, erfahrene Mitarbeiter zu ersetzen. In den USA gehen jeden Tag mehr als 10.000 „Babyboomer“ in den Ruhestand. Ihnen folgt ein großer Zustrom der „Generation Y“ und daraus resultiert, dass Arbeitskräfte neu ausgebildet werden müssen.“

„Menschen der Generation Y denken über die Arbeit ganz anders als ihre Vorgänger, werden aber vor allem von Arbeitgebern angezogen, die Interesse an ihnen zeigen. Das ist zwar positiv, stellt aber für Unternehmen eine Herausforderung dar, denn sie müssen in die Ausbildung neuer Mitarbeiter investieren.“


Können Sie uns einige aktuelle Trends auf dem Gebiet der Verbindungselemente in der Fertigungs- und Automobilindustrie nennen?

„Im Vergleich zu Europa hat sich die US-amerikanische Schraubenindustrie nur langsam selbst modernisiert. Ich glaube, dass Unternehmen hier damit beginnen, neu zu investieren und sich selbst neu zu erfinden. In den letzten Jahren drehte sich fast alles um Lean Manufacturing und Erhöhung der Effizienz.“

„Heute steht in der Automobilindustrie die Gewichtsreduzierung, d. h. der Leichtbau, im Mittelpunkt. Automobil-OEMs entwickeln zunehmend gemischte Materialstrukturen mit dem Fokus auf Aluminium, Verbundwerkstoffe und ultrahochfesten Stahl. Dies ist jedoch nicht möglich, ohne die Voraussetzungen für eine entsprechende Verbindungstechnik zu schaffen. Hybride, nicht-traditionelle Kombinationen wie Aluminium/Aluminium, Aluminium/Stahl oder Magnesium/Stahl sind immer häufiger anzutreffen.“

Mit welchen Herausforderungen sind Endnutzer im Zusammenhang mit Multi-Material-Verbindungen konfrontiert?
„Hier entsteht eine einzigartige Technologie, deren Vorreiter europäische Unternehmen sind. Autos wurden schon immer zusammengeschweißt. Bei gemischten Werkstoffen funktioniert das aber nicht mehr. Um den Anforderungen dieser neuen Multi-Material-Verbindungen gerecht zu werden, setzen innovative Unternehmen sogenannte gewindeformende Flow Drill-Schrauben und Reibschweiß-Technologien ein.“

Wie wichtig ist es, bei der Auswahl von Verbindungselemente auch über die Lebenszykluskosten nachzudenken?
„Die Automobilindustrie ist sehr kostenbewusst, aber einer unserer Kunden musste zu seinem Leidwesen erfahren, dass der Preis bei der Auswahl eines Zulieferers nicht an erster Stelle stehen sollte. Seine preisbestimmte „Strategie“ hatte zwei negative Folgen. Es kam zu erheblichen Qualitätseinbußen – er sparte kurzfristig Geld, machte aber langfristig gesehen Verluste. Außerdem musste er feststellen, dass Zulieferer, die ihn früher bei technischen Fragen mit Rat und Tat unterstützt hatten, nun nicht mehr in der Lage waren, ihm zu helfen. Und das hat sich äußerst negativ auf sein Geschäft ausgewirkt.“

„Ich glaube, dass das Pendel nun wieder in die andere Richtung schwingt. Verbindungselemente sind keine einfachen Produkte und Kunden, die früher keine angemessenen Preise für Komponenten zahlen wollten, sind jetzt eher bereit dazu. Sie wachen auf und werden sich der größeren Zusammenhänge bewusst.“

FAKTEN: Laurence Claus

Titel: President, NNi Training and Consulting, Inc.
Alter: 49.
Wohnhaft: In einem Vorort im Norden von Chicago, Illinois.
Hintergrund: Diplom als Maschinenbauingenieur. Über 25 Jahre Erfahrung in der Verbindungselemente- und Fahrzeugzulieferindustrie. War die meiste Zeit seiner Laufbahn für einen Hersteller von Verbindungselementen für die Automobilindustrie tätig, die letzten Jahre als Vice President of Technology and Engineering. Hat vor vier Jahren NNi gegründet.
Hobby: Seine Familie. Er hat fünf Kinder in einem Alter zwischen 2 und 10 Jahren. NNi ist nach seinen ersten drei Kindern benannt – Noah, Nathan und Isaac.

FRAUNHOFER-INSTITUT SETZT AUF SICHERE SCHRAUBENVER­BINDUNGEN VON NORD-LOCK

9 November 2016
Kommentar

Text: Ulrich Schamari

Foto: Fraunhofer, 123rf

Da der Windenergiesektor weltweit jedes Jahr beständig weiter wächst, ist die Branche auf der Suche nach Möglichkeiten, mit weniger Material große Windturbinenteile herzustellen. Ein deutsches Projekt erprobt nun neue Konstruktionsverfahren, bei denen der Verschleiß von 20 Jahren in nur einem Bruchteil dieser Zeit simuliert wird.

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Erstveröffentlichung Bolted #2, 2016.

Den Herstellern von Windenergieanlagen (WEA), Windparkbetreibern, Zulieferern und Energieversorgungsunternehmen bietet das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (Fraunhofer IWES) industrierelevante Forschungsdienstleistungen und die zielführende Kooperation zu allen technischen Fragestellungen der Windenergienutzung. „Das IWES beschäftigt sich als Brancheninstitut mit dem Thema Windenergie“, erläutert Dipl.-Ing. Hans Kyling, Leiter des Projekts BeBen XXL. Das Kürzel steht für „Beschleunigter experimenteller Betriebsfestigkeitsnachweis von WEA-Großkomponenten am Beispiel der Hauptwelle“. Das Projekt entstand in Zusammenarbeit mit dem Windkraftanlagenhersteller Suzlon Energy GmbH, der Zweifel daran hatte, dass die heutigen Sicherheitsvorgaben praxisbezogen ausgelegt werden, und mit der Hochschule für angewandte Wissenschaft HAW.

Zielsetzung ist zu erforschen, ob sich die Sicherheitsanforderungen auch durch den Einsatz von weniger Material erfüllen lassen. „Leichtbau ist ein bisschen übertrieben, weil wir nicht wirklich leicht bauen, aber leichter bauen“, veranschaulicht Kyling. Basis der Versuche ist der Standpunkt, dass die geforderte Sicherheit in der Auslegung des Materials zu hoch ist. Von positiven Ergebnissen werden alle Erstausrüster der Windbranche profitieren, denn wenn das Ziel einer Richtlinienanpassung umgesetzt werden kann, bedeutet dies mehr Wirtschaftlichkeit durch Verzicht auf Überdimensionierung von WEA-Komponenten. Exemplarisch für diese Komponenten befasst sich das Fraunhofer IWES mit der Hauptantriebswelle, um an diesem Bauteil aufzuzeigen, welche Betriebsfestigkeit für eine definierte Lebensdauer notwendig ist.

Das Projekt wurde 2012 bei der Firma Suzlon in Hamburg gestartet und wird 2017 beendet sein. Neben dem Hauptziel, die mögliche Senkung des Materialeinsatzes in der Herstellung von WEA-Großkomponenten bei gleichbleibender Betriebssicherheit der Bauteile zu ermitteln, wird auch die Eignung von höherfestem Gusseisen als Ersatz für kostenintensive Schmiedematerialien geprüft und validiert. „Wir machen einen beschleunigten Lebensdauertest, und das machen wir, indem wir an mehreren Parametern etwas gedreht haben“, beschreibt Kyling das Vorgehen im Rahmen des Projekts. So wurde eine höhere Drehzahl gegenüber dem normalen WEA-Betrieb ebenso begutachtet wie eine höhere Belastung der Hauptwelle durch ein höheres Eigengewicht des Rotors.

Das Innovative an dem Projekt ist die Erstellung einer Wöhlerkurve, mit der die Schwingfestigkeit eines Werkstoffs oder eines Bauteils bestimmt wird, für ein extrem großes Bauteil. Standardmäßig wird die Schwingfestigkeit im Automobilbereich an wesentlich kleineren Komponenten ermittelt. Auch in der Luftfahrt werden die Versuche aus Kostengründen an deutlich kleineren Teilen durchgeführt.

Trotz der gewaltigen Dimensionen der WEA-Hauptwelle existiert nur ein sehr begrenzter Bauraum für die Schraubenverbindungen. Das war ein wesentlicher Grund dafür, dass man im Zuge des Projekts solche Produkte von Nord-Lock auswählte, die auch auf engstem Raum einsetzbar sind. Kyling berichtet: „Wir haben den Prüfstand in geteilter Form ausgeführt. Es gibt einen Stahlbau, der mit dem Fundament verbunden ist, und einen oberen Stahlbau, der mit dem Prüfling verbunden ist.“ Zwischen den beiden oberen Stahlbauteilen wie auch nach unten hin zwischen Stahlbau und Fundament werden die Superbolt-Spannmuttern von Nord-Lock verwendet. Zum Einsatz kommt achtmal die Größe M80, aber auch 28 kleinere M56-Spannmuttern tun ihren zuverlässigen Dienst.

Sowohl die Verbindung des Stahlbaus zum Fundament als auch die Verbindung des Stahlbaus in sich sind Anwendungen, bei denen die Zugänglichkeit sehr schlecht ist. Denn die Konstruktion ist lastoffen – also lastflussoptimiert – ausgeführt, und das hat zur Folge, dass die Schrauben teilweise an schlecht erreichbaren Stellen platziert sind und wenig Bewegungsraum für Werkzeuge gegeben ist. Neben dem engen Raum benennt Kyling weitere Herausforderungen für die Produkte von Nord-Lock: „Der Vorspannverlust soll möglichst gering sein, und sehr hohen Kräften ist zu begegnen.“ Bei den großen M80-Superbolt-Spannelementen sind es immerhin bis zu 2,8 Meganewton, die zu bewältigen sind. Die Superbolt-Technologie mit ihren Vielfachschrauben bietet hier überzeugende Problemlösungen.

Zur Sicherheit im Rahmen des Projekts tragen die eingesetzten Spannelemente von Nord-Lock bei, weil sie die Arbeit an den schlecht zugänglichen Orten überhaupt erlauben, und dies auch noch mit leichterem Werkzeug. Zu derartigen Problemen bei Windturbinen meint Kyling: „Es gibt eine Vielzahl von Herausforderungen, die zu bewältigen sind.“ Dazu zählen die immer größeren Rotorblätter, und was den Trieb­strang betrifft, so stellt sich die Problematik des Einsetzens von Gusswellen anstelle von Schmiedewellen zwecks Kostenreduzierung bei großen Stückzahlen. Auch die Frage der Lagerung beschäftigt die WEA-Hersteller, da es kein generelles Triebstrangkonzept gibt.

Dem Projekt BeBen XXL nützt, dass Nord-Lock bereits anderweitig im Bereich der Windenergie-Industrie tätig ist. Denn gerade in diesem Markt muss man nach Auffassung des Projektleiters von Fraunhofer IWES darauf achten, wo man sich platziert. „Weil der Kostendruck eben da ist“, betont Kyling. Für Superbolt-Produkte spricht vor allem, dass sie als echte Premium-Erzeugnisse einen Mehrwert mitbringen. Dieser liegt in der unübertroffenen Qualität der Schraubensicherungssysteme von Nord-Lock. Das Unternehmen kann sich als hochqualifizierter Zulieferer der Windenergie-Industrie daran freuen, dass der Wachstumstrend in dieser Branche fortbesteht. Dies gilt besonders für Schwachwindanlagen, die den vorhandenen Wind voll ausnutzen und daher für viele Standorte in aller Welt sehr geeignet sind.

Technische Einblicke: DAS ANGEBOT VON NORD-LOCK FÜR DIE WINDENERGIE-INDUSTRIE

Die Produktpalette von Nord-Lock ist für die Windenergie-Branche äußerst attraktiv, denn sie stellt ein Angebot dar, aus dem sich die Windanlagenbetreiber umfassend bedienen können. Die Keilsicherungsscheiben und Superbolt-Spannelemente von Nord-Lock sind das Mittel der Wahl, wenn es darum geht, die Schraubenverbindungen von Windkraftanlagen zu sichern. Denn diese Anlagen müssen enormen Drücken unter extremen Bedingungen standhalten, und hier ist es von großem Vorteil, wenn die Schraubensicherung quasi wartungsfrei ist. Einige spezielle Produkte von Nord-Lock sind daher exakt für den Bereich der Windenergie geeignet. Dazu zählen die Keilsicherungsscheiben, die in verschiedenen Abmessungen und Materialien erhältlich sind. Sie schützen Schraubenverbindungen gegen spontanes Lösen, und zwar durch Vorspannkraft statt durch Reibung. Damit wird das Risiko von Produktionsausfällen oder Sachschäden reduziert.

Auch die X-series Keilsicherungsfederscheiben von Nord-Lock sorgen für mehr Sicherheit in Windenergieanlagen: Mit Hilfe einer einzigartigen multifunktionalen Technologie bieten sie die höchste Sicherheit zum einen gegen das spontane Lösen der Schraube durch starke Vibrationen oder dynamische Belastungen, zum anderen gegen das Lockern aufgrund von Setzerscheinungen oder Relaxation. Die wirkungsvollen Schraubenverbindungen erhöhen also die Lebensdauer aller Komponenten. Vor allem bei neuen Anlagen mit immer höheren Leistungen ermöglichen sie die zuverlässige Beherrschung von dynamischen Belastungen.

Für den Einsatz in Windenergieanlagen sind auch die Superbolt-Spannelemente von Nord-Lock bestens geeignet. Sie ersetzen herkömmliche Muttern und Schrauben, verlängern die Lebensdauer der Schraubenverbindungen und benötigen relativ geringe Anzugsmomente. Im Antriebsstrang vor und nach dem Getriebe, an Gehäuse oder an Fundamentverschraubungen sichern die Superbolt-Spannelemente Schraubenverbindungen, die dauerhaft großen Kräften ausgesetzt sind.

Und für die Vorspannung von Turmfeldverschraubungen sowie bei Rahmen, Lagern und Rotorblättern bietet Nord-Lock der Windenergie-Industrie – sowohl für den Bau als auch für die Instandhaltung der Anlagen – die Boltight-Vorspannwerkzeuge. Dies sind hydraulische Werkzeuge für eine zuverlässige und präzise Vorspannung bei allen kritischen Schraubenverbindungen.

SPANN­ELEMENT MIT VIELFACHSCHRAUBEN

FAKTEN: DAS BEBEN XXL FORSCHUNGSPROJEKT
Kunde: Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (Fraunhofer IWES).
Ort: Bremerhaven, Deutschland.
Projekt: Das BeBen XXL Forschungsprojekt, Laufzeit 2012–2017.
Projektziel: Erforschung der Möglichkeiten zur Reduzierung oder Änderung des Materialeinsatzes für die Hauptwelle von Windenergieanlagen.
Nord-Lock produkte: M80 und M56 Superbolt-Spannelemente mit Vielfachschrauben

ERZIELTE VORTEILE:

  • Perfekt bei beengten Einbauräumen.
  • Kein Vorspannkraftverlust.
  • Für sehr hohe Kräfte geeignet.
  • Einsatz leichterer Werkzeuge.