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FH Köln / Gruetzmacher Schweißtechnik

Neuer Brenner vereinfacht Unterwasserschweißen

| Autor/ Redakteur: Christian Sander / Frauke Finus

Feuer und Wasser – das passt nicht zusammen. Trotzdem wird unter Wasser geschweißt. Ein neuartiger Fülldraht-Brenner hebt die bestehenden Einschränkungen des Unterwasserschweißens auf und ermöglicht Schweißtauchern ein autarkes und ermüdungsarmes Arbeiten.

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Prototyp des neuartigen Fülldraht-Brenners.
Prototyp des neuartigen Fülldraht-Brenners.
( Bild: Stephanie Macht / TH Köln )

Schweißarbeiten unter Wasser sind kompliziert: Die Schweißnahtlänge ist begrenzt, Elektroden müssen häufig gewechselt werden und die Schweißnähte sind von mittlerer Qualität. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt haben das Institut für Werkstoffanwendungen der TH Köln und die Grützmacher Schweißtechnik GmbH einen neuartigen Fülldraht-Brenner entwickelt, der die bestehenden Einschränkungen des Unterwasserschweißens aufhebt und den Schweißtauchern ein autarkes und ermüdungsarmes Arbeiten in beliebiger Wassertiefe ermöglicht.

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Der im Projekt entwickelte Prototyp besteht aus dem eigentlichen Brenner, einem Drahtförderwerk für den Fülldraht, einer Stromquelle im Trockenen sowie einem Verbindungskabel zum Taucher. „Der Einsatz eines Fülldrahts löst das zentrale Problem des Unterwasserschweißens, nämlich die Länge der Schweißnaht. Diese ist beim herkömmlichen Verfahren auf 20 bis 30 cm begrenzt – definiert durch die Länge der Elektroden, die schmelzen und die Schweißnaht bilden. Das Wechseln der Elektroden unter Wasser ist sehr umständlich“, erläutert Dr. Antonios Antoniou, Projektleiter an der TH Köln.

Schutzatmosphäre um die Naht ermöglicht den Lichtbogen

Der jetzt eingesetzte Fülldraht ist in einem Drahtförderwerk aufgerollt, das direkt in den Schweißbrenner integriert ist. Der Draht wird durch den Brenner geführt, schmilzt an dessen Ende und bildet Schweißnähte von beliebiger Länge. Damit ein Lichtbogen in der Wasserumgebung überhaupt entstehen kann, ist der Draht mit Stabilisatoren gefüllt, die eine Schutzatmosphäre um die Naht bilden.

Auch die Stromquelle, die auf einem Begleitboot installiert wird, wurde neu entwickelt. „Herkömmliche Schweißstromquellen sind für den praktischen Einsatz auf See zu schwer und unhandlich. Daher haben wir diese umgebaut, verkleinert und so an die Erfordernisse der Tauchunternehmen angepasst“, erläutert Jens Koglin, Projektleiter bei der Grützmacher Schweißtechnik GmbH. Um den Brenner mit Strom zu versorgen, wurde ein Hybridkabel mit geringem Durchschnitt entwickelt, das zeitgleich Energie und Druckluft liefert und zudem die Steuerungsleitungen enthält.

Handhabung unter Wasser deutlich einfacher

„Die Taucher arbeiten unter Wasser nur noch mit einem handlichen Brenner, der mit einem relativ dünnen Kabel mit dem Boot verbunden ist. Das ermöglicht eine große Bewegungsfreiheit und ermüdungsarmes Arbeiten“, sagt Antoniou. Um die Handhabung unter Wasser noch weiter zu erleichtern, haben die beiden Projektpartner ein Nachfolgeprojekt ins Leben gerufen, in dessen Rahmen eine deutlich schlankere Version des Brenners entstehen soll.

Das Forschungsprojekt „Entwicklung eines modularen Fülldraht-Brenners mit integriertem Drahtförderwerk bzw. externem Drahtvorschubgerät für das nasse (FCAW)-Unterwasserschweißen“ war am Institut für Werkstoffanwendungen unter Leitung von Prof. Dr. Michael Hagen sowie an der Grützmacher Schweißtechnik GmbH angesiedelt. Es wurde im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

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