GFK (Glasfaser verstärkte Kunststoffe)-Rohre haben ein weites Einsatzgebiet, insbesondere im Bereich Wasser/ Abwasser und in Prozessleitungssystemen der chemischen Industrie. Die spanende Bearbeitung der Rohre erfolgte bisher größtenteils als Nassbearbeitung unter Zuführung von Wasser, um die Werkzeuge zu kühlen und den GFK-Staub zu binden. Dabei werden große Mengen an „GFK-Schlamm“ produziert, der als Sondermüll entsorgt werden muss. Um dies zu vermeiden entwickelte ein Team aus sächsischen Unternehmen in Zusammenarbeit mit dem Steinbeis-Innovationszentrum Automation in Leichtbauprozessen und der TU Chemnitz im Rahmen eines von der AiF geförderten Projektes eine Trockenbearbeitungsanlage für GFK-Rohre.
GFK-Rohre für Wasser-, Abwasser- und Prozessleitungssysteme in der chemischen Industrie haben sich weltweit durchgesetzt, vor allem dank der sehr guten technischen Parameter wie Korrosionsbeständigkeit, geringes spezifisches Gewicht und Langlebigkeit. Sie werden sowohl im Wickelverfahren als auch im Schleuderverfahren hergestellt. Ein Teil der Rohre wird im Steckverfahren mit einer so genannten GFK-„REKA“-Kupplung untereinander verbunden. Derartige Muffen entstehen, indem GFK-Kupplungsrohre (mit größerem Nenndurchmesser) in kurze Stücke geschnitten und mit Nuten und Phasen versehen werden, wobei die Nuten als Sitz für Gummi-Dichtungsringe dienen. Das Schneiden der Rohre und das Fräsen der Nuten geschieht in einem Arbeitsgang mit einem mehrteiligen Werkzeugpaket auf einer für diesen Arbeitsgang konzipierten Maschine. Derzeit wird diese Bearbeitung unter Zuführung von Wasser realisiert, wobei aufgrund der Rohrdurchmesser bis zu 4000 mm eine beachtlich große Menge an „GFK-Schlamm“ produziert wird. Die Aufnahme und Entsorgung des Schlammes ist sehr problematisch. Ausflockungsund Entfeuchtungsprozesse sind erforderlich, um eine geregelte Entsorgung zu gewährleisten. Während des Prozesses entstehen starke Maschinen- und Arbeitsplatzverschmutzungen, was auch einen erhöhten Verschleiß und damit erhöhten Instandhaltungsaufwand für den Prozess bedeutet.
Um kein Wasser beim Fräsen und Sägen der Rohre einsetzen zu müssen, wurde ein grundlegend neues Bearbeitungskonzept verwirklicht. Der Staub wird nicht mehr durch Wasser gebunden und weggeschwemmt, sondern an der Stelle der Entstehung durch eine kontrolliert geführte Luftströmung abtransportiert. Diese sorgt gleichzeitig für eine Kühlung der Werk- zeuge. Die staubhaltige Abluft wird anschließend in einer Filteranlage gereinigt, wobei der Staub in mehlartiger Form in geeigneten Transportbehältern gesammelt wird und ohne eine weitere Behandlung entweder entsorgt oder aber als Zuschlagstoff industriell weiterverwertet werden kann.
Dieses neuartige Bearbeitungsverfahren konnte nur durch die Entwicklung speziell angepasster Anlagen und Werkzeugkomponenten verwirklicht werden. Durch die Zusammenführung der Kompetenzen in den Bereichen Spezialmaschinenbau, Werkzeugtechnik, Lufttechnik und GFK-Technik konnte ein System geschaffen werden, das existierende Anlagen nicht nur im Bereich der Staubentsorgung übertrifft. Durch die Entwicklung speziell beschichteter Diamantwerkzeuge und durch eine verbesserte Kinematik des Werkzeugantriebes werden Bearbeitungszeiten für z. B. 300 mm Rohrmuffen erreicht, die unter 3 Minuten liegen. Vergleichbare gegenwärtig existierende Anlagen benötigen für die entsprechende Aufgabe 7–8 Minuten. An diesem AiF und ZIM geförderten Projekt waren die Firmen Huster Sondermaschinen GmbH, DIT Diamanttechnik GmbH, ULT AG sowie das Steinbeis-Innovationszentrum Automation in Leichtbauprozessen in Zusammenarbeit mit der Professur Strukturleichtbau der TU Chemnitz, die Firma GRP Technique & Service und das Ingenieurbüro Bernd Müller beteiligt.
Dr.-Ing. Wolfgang Nendel
Mirko Spieler
Steinbeis-Innovationszentrum Automation in Leichtbauprozessen (ALP, Chemnitz)
su1551@stw.de