Neuer Brenner vereinfacht Unterwasserschweißen

Schweißarbeiten unter Wasser sind bislang kompliziert: Die Schweißnahtlänge ist begrenzt, Elektroden müssen häufig gewechselt werden und die Schweißnähte sind von mittlerer Qualität.

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 Zentimeter 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.

Die Drahtspule kann optional in einer Box auf dem Rücken des Tauchers untergebracht werden und vom Drahtförderwerk im Brenner herausgezogen werden. (Bild: Stephanie Macht/TH Köln)

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.

„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.

Der Fülldraht-Brenner soll Schweißtauchern ein autarkes und ermüdungsarmes Arbeiten in beliebiger Wassertiefe ermöglichen. (Bild: Stephanie Macht/TH Köln)

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.