Die Laserbearbeitungstechnologie von Penta stärkt Chinas intelligente Schiffbauindustrie

Dec 27, 2023

Mit der Entwicklung der Zeit wurde die Schiffbautechnologie kontinuierlich verbessert, und auch die Materialien und das Design des Schiffbaus haben sich mit dem Wandel der Zeit weiterentwickelt. Der vom Staatsrat genehmigte und herausgegebene „Mittel- und langfristige Entwicklungsplan für die Schiffbauindustrie“ legt klar die Leitprinzipien und Entwicklungsziele der Branche fest. Die Leitprinzipien bestehen darin, die Reformen zu vertiefen, die Entwicklung zu beschleunigen und den Weg der neuen Industrialisierung fortzusetzen. Verbesserung der unabhängigen Forschungs- und Entwicklungskapazitäten sowie der Unterstützungskapazitäten für Schiffsausrüstung und Stärkung der zentralen Wettbewerbsfähigkeit der Schiffbauindustrie. Sowohl die „Einführung“ als auch die „Globalisierung“ werden betont, und Schiffbauunternehmen sollten sich auf die Einführung und Verarbeitung modularer Ausrüstungen, effizienter Schweiß-, Schneid- und anderer Schlüsseltechnologien für den Schiffbau sowie moderner Technologien für das Produktionsmanagement im Schiffbau konzentrieren.

 

Die Laserschneidtechnologie hat im Laufe der Zeit kontinuierliche Fortschritte gemacht und sich weiterentwickelt, und die Laserleistung ist von anfänglich 500 W oder 1 kW auf derzeit 30 kW oder 40 kW gestiegen. Das Laserschneiden kann sich stark entwickeln, da es Vorteile bietet, die durch herkömmliche Schneidmethoden nicht ersetzt werden können, wie z. B. gute Schnittqualität, schnelle Schnittgeschwindigkeit, Sicherheit und Schadstofffreiheit sowie die Möglichkeit, eine breite Palette von Materialien zu schneiden. Es wird häufig in verschiedenen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Schiffbau, der Möbeldekoration, medizinischen Geräten, landwirtschaftlichen Maschinen und der Automobilindustrie eingesetzt.

 

Als fortschrittliche Schweißtechnologie zeichnet sich das Laserschweißen durch eine hohe Schweißeffizienz, eine gute Schweißqualität und einen geringeren Schweißmaterialverbrauch aus. Für mitteldicke Bleche wird das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen als aktuelle fortschrittliche Schweißtechnologie in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Schienenverkehr, Baumaschinen und Stahlkonstruktionen eingesetzt.

 

Die Laserreinigung als neue Technologie zur Behandlung von Metalloberflächen findet nach und nach auch in der industriellen Produktion Anwendung. Durch die Laserreinigung können Farbe, Rost, Metalloxidfilme vor dem Schweißen, Oxidschichten nach dem Schweißen usw. von der Metalloberfläche entfernt werden.

 

Als Initiator des Zhejiang Provincial „Penta „Planen“ Forschungs- und Entwicklungsprojekt, Penta Laser bietet eine umfassende Lösung für das hocheffiziente Schneiden und Schweißen von Schiffen und konzentriert sich dabei auf Schlüsseltechnologien und Ausrüstung für das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen mitteldicker Bleche.

 

Eine integrierte Lösung für Laserschneiden und -schweißen im Schiffbau

 

Penta Laser hat den Einsatz des Laser-Lichtbogen-Hybridschweißens in deutschen Werften wie Meyer Werft und Blohm + Voss sowie der chinesischen CIMC Raffles-Werft kombiniert, um diese integrierte Lösung vorzuschlagen.

 

Diese umfassende Lösung basiert auf einem Produktionslinienansatz und umfasst Module wie Rohmaterialverarbeitung, Laserschneiden von Schiffsplatten, T-Träger-Flügelplatten- und Bodenplatten-Laserschneiden, Laser-Lichtbogenschweißen von Schiffsplatten, T-Träger-Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen, und Schiffsblech- und T-Beam-Laser-Lichtbogen-Hybrid-Eckschweißen.

 

Das Modul zur Materialeingangsbearbeitung

 

Das Eingangsmaterialverarbeitungsmodul umfasst ein automatisiertes System für die „Eingangsmaterialhandhabung, Reinigung, Strahlen, Korrektur, Beschichtung und Beförderung“ der Platten. Dieses Modul ist auf Automatisierung ausgelegt und ermöglicht es den Platten, sich entlang der Montagelinie zu bewegen und die Vorverarbeitungsschritte abzuschließen. Dies reduziert den Bedarf an manuellem Heben und Transportieren der Platten und spart sowohl Personal als auch Ressourcen.

 

Das Modul zum Laserschneiden von Schiffsplatten

 

In der Schiffbauindustrie werden hauptsächlich Stahlplattenmaterialien verwendet, und der Schneidbedarf besteht hauptsächlich aus Schiffsplatten, T-Trägerkomponenten und anderen Schneidmaterialien. Diese Lösung übernimmt die großformatige Laserschneidmaschine der BULL-Serie von Penta, die den Schneidbereich auf eine Breite von 20 Metern und eine Länge von 60 Metern erweitern kann und so den Schneidanforderungen der meisten Plattenmaterialien gerecht wird.

 

Die durch Laserschneiden erhaltenen Schiffbaustahlplatten haben eine gute Schnittnahtqualität, eine gute Vertikalität der Schnittkante, keine hängende Schlacke, eine dünne Oxidschicht, eine glatte Oberfläche, keine Nachbearbeitung erforderlich, können direkt geschweißt werden und weisen eine minimale thermische Verformung auf. Die hohe Präzision des Kurvenschneidens verkürzt die Montagezeit und ermöglicht ein nahtloses Schneiden von Präzisionsschiffsplatten.

 

Darüber hinaus bietet die Laserschneidmaschine große Vorteile bei der Bearbeitung mittlerer und dicker Bleche. Seine Geschwindigkeit ist höher als beim herkömmlichen Plasmaschneiden, und mit zunehmender Leistung erhöht sich auch die Schnittgeschwindigkeit von 10-mm-50-mm-Kohlenstoffstahlplatten. Ebenso steigt mit zunehmender Leistung die maximale Schnittdicke von Kohlenstoffstahlplatten weiter an.

 

Schiffsplatten-Laser-Lichtbogen-Hybridschweißmodul

 

Beim herkömmlichen Verbindungsschweißen von Schiffsblechen kommen in der Regel Schutzgasschweißverfahren und Unterpulverschweißverfahren zum Einsatz. Für dickere Bleche sind Nutschneiden und mehrlagiges Mehrlagenschweißen erforderlich. An bestimmten Stellen muss das Schiffsblech aufgrund seiner Dicke zum Schweißen umgedreht werden, nachdem die Vorderseite geschweißt wurde. Der Herstellungsprozess ist arbeitsintensiv und erfordert eine erhebliche Menge an Arbeitskräften und Ressourcen. Mit dem Laserlichtbogen-Hybridschweißen ist es möglich, bei dicken Blechen einseitiges Schweißen und doppelseitiges Umformen ohne Nutschneiden zu erreichen. Die Schweißgeschwindigkeit kann im Allgemeinen 1,2 m/min oder mehr erreichen und die Schweißeffizienz ist 5–8 Mal höher als bei herkömmlichen Schweißmethoden. Nach dem Schweißen hat das Blech eine bessere Umformwirkung und erfordert keine Nachbearbeitung der Schweißnaht.

 

Im Schiffsplatten-Laserlichtbogen-Hybridschweißmodul Penta Laser hat eine Lösung für das großflächige Doppelportal-Laserlichtbogen-Hybridschweißen vorgeschlagen. Das Doppelportal dient als Bewegungsmechanismus für den Hybridschweißkopf und gleichzeitig als Vorrichtungsträger. In der Mitte des Doppelportals ist ein Scheibenfräser angeordnet, der die Stirnfläche der transportierten Schiffsplatte mechanisch bearbeitet und so verhindert, dass die Schneidoxidschicht das Schweißbad verunreinigt und die Schweißqualität beeinträchtigt. Gleichzeitig ist vor dem Laser-Hybrid-Schweißkopf ein Laser-Reinigungskopf installiert, der Oberflächenlack an der Verbindungsstelle entfernt und so verhindert, dass der Lack den Schweißprozess beeinträchtigt.

 

Im T-Beam-Laserlichtbogen-Hybridschweißmodul wird beim herkömmlichen T-Beam-Schweißen typischerweise eine kombinierte Schweiß- und Kalibriermaschine mit Unterpulver- oder Doppelschildschweißen als Wärmequelle verwendet. Die Schweißgeschwindigkeit beträgt im Allgemeinen 0,3–0,5 m/min und beide Seiten müssen gleichzeitig geschweißt werden. Während des Schweißvorgangs ist eine große Menge Schweißdraht und Flussmittel erforderlich. Der T-Träger erfährt nach dem Schweißen häufig eine erhebliche Verformung und die Korrektureffizienz ist ebenfalls gering. Basierend auf dieser Situation, Penta Laser hat eine Spezialmaschine für das T-Beam-Laserlichtbogen-Hybridschweißen entwickelt. Der Hauptaufbau dieser Maschine ähnelt dem einer herkömmlichen Winkelschweiß- und Kalibriermaschine. Es nutzt sowohl Laser als auch Lichtbogen als Wärmequellen. Die dualen Wärmequellen können die Schweißeffizienz verbessern und den Wärmeeintrag in die Schweißnaht reduzieren.

 

Beim traditionellen Schiffsblech- und T-Strahl-Winkelschweißen werden häufig manuelles Gruppieren, manuelles Punktschweißen und kontinuierliches Schweißen mit einem Kleinwagen verwendet. Im Vergleich zu fortschrittlichen Schweißtechnologien im Ausland ist diese Produktionsmethode veraltet, was zu erheblichen Schweißverformungen und einer geringen Produktionseffizienz führt.

 

Basierend auf, Penta Laser hat eine Hybrid-Winkelschweißlösung für Schiffsplatten und T-Beam-Laserlichtbogen vorgeschlagen. Diese Lösung nutzt sowohl Laser als auch Lichtbogen als Wärmequellen. Der Laser trifft in einem kleinen Winkel auf die Schweißnaht zwischen Schiffsplatte und T-Träger. Die Schweißnaht nach dem Schweißen kann einseitiges Schweißen mit doppelseitiger Umformung erreichen. Im Vergleich zum herkömmlichen Lichtbogenschweißen für Kleinwagen verbessert diese Methode die Produktionseffizienz um das Fünf- bis Achtfache und reduziert den Schweißmaterialverbrauch um mehr als das Dreifache, was sie zur besten Alternative zum herkömmlichen Schweißen macht.

 

In Summe, Penta Laser kann eine Komplettlösung von der Materialbearbeitung über das Schweißen bis hin zur Montage bieten. Als ausländisch kontrolliertes Unternehmen Penta Die Technologie von Laser ist international, die Ausrüstung wird im Inland hergestellt und die Dienstleistungen sind lokal. Der immer härter werdende Wettbewerb treibt den Markt dazu, Verbesserungen bei den intelligenten Herstellungsprozessen des Schiffbaus, der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Qualität des Schiffsmaterials zu fordern. Traditionelle Schneid- und Schweißtechniken im Schiffbau werden zweifellos durch neue Technologien ersetzt. Laser, bekannt als „schnellstes Messer“, „genauestes Lineal“ und „hellstes Licht“, wird aufgrund seiner hohen Präzision, hohen Effizienz und anderer Eigenschaften eine zentrale Rolle im Prozess der intelligenten Schiffbaufertigung einnehmen Es ist zum Flachschneiden oder Schweißen geeignet.

 

Anwendung der Laserreinigungstechnologie im Schiffbau

 

Die Laserreinigungstechnologie ist eine vielversprechende und wichtige Technologie, die den industriellen Umweltschutz sukzessive verändert. In den letzten Jahren wurden die Umweltschutzrichtlinien Chinas immer strenger, was zu einem rasanten Anstieg der Nachfrage nach Laserreinigung auf dem chinesischen Markt führte.

 

Bei der Laserreinigung wird Material von einer festen (oder manchmal flüssigen) Oberfläche durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl entfernt. Bei niedrigem Laserfluss absorbiert das Material die Laserenergie und erwärmt sich, wodurch es zu Verdampfung oder Sublimation kommt. Bei hohem Laserfluss wird das Material typischerweise in Plasma umgewandelt.

 

Im Vergleich zu herkömmlichen Reinigungsverfahren wie der mechanischen Reibungsreinigung, der chemischen Korrosionsreinigung, der leistungsstarken Flüssig-Fest-Schlagreinigung und der Hochfrequenz-Ultraschallreinigung bietet die Laserreinigung erhebliche Vorteile.

 

Die Laserreinigung ist eine umweltfreundliche Reinigungsmethode, die keine Verwendung chemischer Mittel oder Reinigungsflüssigkeiten erfordert. Der bei der Laserreinigung entstehende Abfall liegt größtenteils in Form von festem Pulver vor, das ein geringes Volumen hat, leicht zu lagern und recycelbar ist. Dadurch lässt sich das Problem der Umweltverschmutzung durch chemische Reinigung problemlos lösen.

Herkömmliche Reinigungsmethoden beinhalten häufig eine Kontaktreinigung, bei der mechanische Kräfte auf die Oberfläche des zu reinigenden Objekts ausgeübt werden, was zu einer Beschädigung der Oberfläche oder dem Anhaften des Reinigungsmediums an der Oberfläche des Objekts führt, was die Entfernung erschwert und sekundäre Verschmutzung verursacht. Die nicht abrasive und berührungslose Natur der Laserreinigung löst diese Probleme effektiv.

Der Laser kann über optische Fasern übertragen und mit Robotersystemen kombiniert werden, was bequeme Arbeiten über große Entfernungen und die Reinigung von Bereichen ermöglicht, die mit herkömmlichen Methoden schwer zu erreichen sind. Dies gewährleistet die Sicherheit des Personals in gefährlichen Umgebungen.

Die Laserreinigung kann verschiedene Arten von Verunreinigungen von den Oberflächen verschiedener Materialien entfernen und so eine Reinheit erreichen, die mit herkömmlichen Reinigungsmethoden nicht erreicht werden kann. Es kann auch selektiv Verunreinigungen auf der Oberfläche von Materialien entfernen, ohne das Material selbst zu beschädigen.

Die Laserreinigung ist hocheffizient und zeitsparend.

Im Schiffbau ist häufig die großflächige Entrostung von Stahl und die Entlackung von Metalloberflächen erforderlich. Die Laserreinigung kann mit ihren Bearbeitungsvorteilen herkömmliche Methoden wie mechanisches Polieren oder Wassersandstrahlen ersetzen. Durch die Anpassung von Parametern wie Laserleistung und -frequenz kann der Schwellenwert für die Entfernung der Zielverunreinigungen sichergestellt und so das Substrat vor Laserschäden geschützt werden. Durch die Anpassung der Scanbreite an die Reinigungsoberfläche können unterschiedliche Oberflächenbreiten effektiv gereinigt werden, wodurch die Genauigkeit des Reinigungsbereichs gewährleistet wird. Darüber hinaus kann Laser als saubere Energiequelle Berufskrankheiten bei Arbeitnehmern wirksam vorbeugen und durch effiziente Staubentfernungsmethoden die Umweltverschmutzung minimieren.

 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einsatz der Laserreinigungstechnologie im Schiffbau erhebliche Vorteile wie Umweltfreundlichkeit, berührungslose Reinigung, Fernbetrieb, selektive Reinigung, hohe Effizienz und Arbeitssicherheit bietet.

 

Die Mechanisierung und Automatisierung des Schneidens und Schweißens sind wichtige Trends in der Schiffbauindustrie, und mit der Entwicklung der Laserschweißtechnologie und dem zunehmenden Informationsaustausch wird dieser Trend immer deutlicher. Seit 2018, Penta Laser hat erhebliche personelle und materielle Ressourcen in 3D-Laserschneid-, Schweiß-, Laserschneid- und Rohrschneidemaschinen sowie Großschneidemaschinen investiert und dabei bedeutende Ergebnisse erzielt. Die Produkte sind ausgereift und wurden in Chargen auf dem Markt installiert. Insbesondere im Bereich des Laserschweißens hat das Unternehmen technische Experten aus Deutschland und Italien eingestellt, wodurch wir unsere Schweißtechnologie auf ein führendes inländisches Niveau bringen können. Ab 2019, Penta Laser produziert seit langem handgeführte Laserschweißgeräte, wobei über tausend Sätze eingesetzt und auf internationale Märkte exportiert werden.

 

Wir arbeiten kontinuierlich an Innovationen, um die besten und effizientesten Lösungen für verschiedene Branchen auf der ganzen Welt bereitzustellen.

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