Innovative Rohrvermessung bei der Herstellung von Schienenfahrzeugeng

Ob im Dach, in der Fahrgastkabine, im Drehgestell oder im Maschinenraum: Meist unsichtbar für die Fahrgäste jedoch unverzichtbar für den Betrieb, finden sich in modernen Zügen überall Rohre, sowohl gasführend als Luftzuleitung oder flüssigkeitsleitend z.B. im Steueroder Bremsleitungssystem.

Die CRRC Gruppe ist einer der größten Hersteller von Schienenfahrzeugen weltweit und weiß deshalb um die Bedeutung von Rohren bei der Produktion von modernen Lokomotiven und Waggons. Zugleich kennt sie auch die Herausforderungen, die an eine moderne Rohrleitungsfertigung gestellt werden:

Effizienz in der Produktion: Wie in allen modernen Fertigungslinien müssen viele einzelne Prozesse reibungslos ineinandergreifen, um eine effiziente Produktion von Schienenfahrzeugen zu garantieren.

Die Just-in-time-Produktion der benötigten Rohre ist Voraussetzung für einen reibungslosen Ablauf. Höchste Präzisionsanforderungen: In komplexen Maschinen hat jedes Bauteil seinen ihm zugewiesenen Platz und häufig ist der Spielraum für Abweichungen von der Norm minimal. Deshalb müssen auch im Bereich der Rohrfertigung alle, zum Teil sehr engen Toleranzen auf Anhieb eingehalten werden. 

Zunehmende Typenvielfalt: Die Zahl der verschiedenen Rohrtypen und -varianten nimmt immer weiter zu und die Anschaffung und Lagerung vieler verschiedener Messlehren kann schnell zu einem kritischen Kostenfaktor werden.  

Reduzierung des Materialverbrauchs: Das Einrichten und Korrigieren von Biegemaschinen bedeutet nicht nur einen Stillstand in der Produktion, sondern auch einen erhöhten Materialverschnitt. Gerade bei der Verwendung hochwertiger Materialien ist es wichtig, so wenig Ausschuss wie möglich zu produzieren, um Kosten zu sparen.

Das nächste Level der Rohrvermessung

Um weiterhin eine effiziente Rohrproduktion für ihre Schienenfahrzeuge zu gewährleisten, suchte die CRRC-Gruppe nach einem geeigneten Messsystem, das diese Herausforderungen meistern kann. Im Jahr 2019 erwarb sie schließlich das optische Rohr- und Drahtmesssystem TubeInspect von Hexagon. 

TubeInspect ist eine sofort einsatzbereite Messzelle, die mit der BendXtract-Technologie arbeitet. Sie ist ausgestattet mit mehreren hochauflösenden Digitalkameras, die Rohrgeometrie kontaktlos scannt. Dafür wird das Biegebauteil einfach in die Messzelle gelegt und bereits nach wenigen Sekunden ist die Messung abgeschlossen - dank BendXtract mit minimaler Benutzerinteraktion. Im Hintergrund hat die Softwareplattform BendingStudio die gewonnen Daten bereits verarbeitet, ausgewertet und in einem übersichtlichen Bericht dargestellt. 

Die optimale Beleuchtung des Messfeldes wird durch die in das System integrierte langlebige und wartungsarme LED-Beleuchtungstechnik gewährleistet, die von BendingStudio automatisch gesteuert wird. Die GigE-Kameratechnik sorgt für eine schnelle und detailreiche Bildgebung sowie die synchrone Erfassung des Messobjektes in Millisekunden. Als Grundlage dient eine hochpräzise innovative dreidimensionale Glasreferenz, die für zuverlässige Stabilität in der Fertigungsumgebung sorgt.

Damit repräsentiert TubeInspect die Höhe dessen, was die optische Messtechnik heute für die Rohr- und Drahtindustrie leisten kann und ist für die CRRC Group ein wichtiger Baustein, um einige der dringendsten Herausforderungen in ihrer Rohrleitungsfertigung zu lösen.

Viele verschiedene Rohre – eine perfekte Lösung

Um den Rad- und Schienenverschleiß zu verringern und die Geräuschentwicklung während des Lokomotivbetriebs zu reduzieren, werden Spurkranzschmiereinrichtung in das Fahrzeug eingebaut. Während früher mit Schmiermittel getränkte Filzstücke verwendet wurden, werden heute stattdessen gesteuerte Schmierapparate eingebaut. In Abhängigkeit von Zeit, Wegstrecke oder Kurvenradius bringt diese Einrichtung dann Schmierfett in Form einer fetthaltigen Paste auf den Spurkranz auf. 

In der Spurkranzschmiereinrichtung der CRRC Group sind verschiedene Typen von Rohren mit unterschiedlichen Längen verbaut. In der Regel bestehen diese meist dünnen und langen Leitungen aus hochwertigem rostfreien oder AHSS-Stahl (Advanced High Strength Steel – hochfester Stahl, auch Kohlenstoff- oder Karbonstahl genannt). Die Herausforderung ist nicht nur, die benötigten Rohre präzise zu fertigen, damit sie in der komplexen Struktur der Schmiereinrichtung problemlos verbaut werden können. Ausschussteile, die beim Einrichten der Biegemaschinen anfallen, können bei diesen hochwertigen Werkstoffen schnell ein nicht zu unterschätzender Kostenfaktor werden.

TubeInspect ist nicht nur in der Lage, die produzierten Rohrleitungen hochpräzise zu vermessen. Die optische Messzelle ermittelt zudem Biegepunktkoordinaten, inklusive kleinster Biegewinkel und übermittelt die Rohrparameterkorrekturen direkt an die Biegemaschine. Damit werden nicht nur Einrichteprozesse kalkulierbar und Stillstandszeiten auf ein Minimum reduziert, sondern auch die Anzahl der Schlechtteile signifikant verringert.

Präzise Messung für jede Biegung

Der Transformator ist die Kernkomponente bei elektrischen Wechselstromlokomotiven. Er wandelt die aus den Oberleitungen bezogene 25 KV-Hochspannung in eine geeignete Spannung für die Traktionsmotoren sowie andere Motoren und Geräte der Lokomotive um. Um die dabei entstehende Abwärme abzuführen, wird der Transformator mit einem entsprechenden Kühlsystem ausgestattet.

 In den von der CRRC Group hergestellten Transformator-Kühleinrichtung sind vor allem aus AHSS-Stahl gefertigte, kurze Rohre mit ca. 60 Millimeter Durchmesser verbaut. U-förmige Bogenkonstruktionen sollen den Strömungswiderstand reduzieren und die Kühlwirkung verbessern. Für TubeInspect stellen allerdings auch diese Rohre mit 180°-Biegungen kein Problem dar. Biegewinkel von 1° bis 340° und sogar Bogen in Bogen können mit dem optischen Messsystem präzise vermessen werden.

Mehr Sicherheit Dank optischer Messtechnik

Das Bremssystem von Schienenfahrzeugen spielt eine zentrale Rolle für die Fahrsicherheit, dem Zuggewicht der Lokomotive und für die mögliche Geschwindigkeit des Zuges. Von der CRRC Group werden vor allem Bremssystem-Rohrleitung aus Edelstahlrohre oder Gummi mit Längen von 1,2 Meter und Durchmessern von 35
Millimeter produziert. Diese Biegebauteile haben meist nicht nur verformte Enden, sondern erfordern zudem auch eine hohe Maßhaltigkeit.

Mit TubeInspect ist auch die Messung von Anbauteilen, Halterungen wie Flanschen oder verformten Enden problemlos möglich. Dafür werden spezielle Adapter an die Biegebauteile angebracht. Mit den neuen HRC-Modelle von TubeInspect, die über Kameras mit einer Auflösung von 12 Megapixel für eine detailgetreuere Prüfung verfügen, ist die Vermessung der Anbauteile auch ohne mechanische Adapter mithilfe eines digitalen CAD-Adapters aus einem CAD-Modell (IGES, STEP) möglich. Ein lästiges Anbringen von Adaptern und der damit verbundene Bedienereinfluss fällt dank der BendXtract-Technolgie einfach weg.

Moderne Produktion – moderne Züge

Neben den gebogenen Standardrohren stellt die CRRC Group aufgrund von beengten Platzverhältnissen oder speziellen Anforderungen auch vermehrt Freiformrohre her. Diese Art von Rohren kann mit herkömmlichen Messmethoden wie mechanischen Messlehren nicht vermessen werden. 

TubeInspect verfügt über eine einzigartige Funktion zur Vermessung von Freiformrohren, bei der durch Reverse Engineering die Mittelachse und Biegeparameter bestimmt werden. Als optische Lehre ersetzen TubeInspect und
BendingStudio zudem teure mechanische Lehren, deren Beschaffung, Wartung, Lagerung und Bereitstellung hohe Kosten verursachen können.

Für die CRRC Group bietet TubeInspect die nötige Prozesssicherheit und Effizienz in ihrer Fertigung, um weiterhin zu den Marktführern in der Produktion von Schienenfahrzeugen zu gehören. Messprozesse werden schnell, effizient und zuverlässig gestaltet. Durch die direkte Anbindung an Biegemaschinen unterstützt das System auch aktiv die Fertigung. Zusammen mit BendingStudio ist TubeInspect ein leistungsstarker und unverzichtbarer Helfer in der modernen Rohrbiegung und -fertigung.