Kürzlich wurde in der Produktionswerkstatt einer Hochgeschwindigkeitsbahn-Projektabteilung der Fourth Engineering Group der China Railway Construction Corporation (CRCC) mit Abschluss der letzten Schweißung Chinas erste intelligente Vollprozess-Stahlkäfig-Schweißstation offiziell in Betrieb genommen. Diese gemeinsam von Shandong Zhongji Luyuan Machinery Co., Ltd. und Universitäten entwickelte Station vereint mehrere Kerntechnologien wie Roboterschweißen, visuelle Positionierung und intelligente Überwachung. Sie hat das traditionelle manuelle Schweißen grundlegend verändert, die Schweißeffizienz um mehr als das Dreifache gesteigert und eine Qualifikationsrate von 99,8 % erreicht. Dies verleiht dem hochwertigen Bau von Infrastrukturprojekten neuen Schwung.
![Bewehrungskäfigmaschine]( "Bewehrungskäfigmaschine")
Intelligente Geräte lösen die Schwachstellen des traditionellen Schweißens und entwickeln sich zeitgemäß weiter
Als tragende Kernkomponente von Infrastrukturprojekten wie Brücken, Tunneln und Hochgeschwindigkeitszügen steht die Schweißqualität von Stahlkäfigen in direktem Zusammenhang mit der strukturellen Sicherheit des Projekts. Lange Zeit beruhte das Schweißen von Stahlkäfigen in China größtenteils auf manuellen Arbeitsschritten, was drei große Schwachstellen mit sich bringt: Erstens ist die Arbeitsintensität hoch. Arbeiter müssen sich bei der Arbeit lange bücken und Schweißbrenner halten, was leicht zu Berufskrankheiten führen kann. Zweitens ist die Effizienz gering. Das manuelle Schweißen eines einzelnen 12 Meter langen Stahlkäfigs dauert 8–10 Stunden, was den Anforderungen an die Bauzeit von Großprojekten kaum gerecht wird. Drittens ist die Qualität instabil. Das manuelle Schweißen wird durch das Qualifikationsniveau und Ermüdung beeinflusst, und Schweißnähte sind anfällig für Defekte wie Schlackeneinschlüsse und Luftlöcher, wobei die Qualifikationsrate nur bei etwa 85 % liegt.
„Für dieses Hochgeschwindigkeitsbahnprojekt müssen fast 2.000 Stahlkäfige mit einer Gesamtlänge von über 20.000 Metern hergestellt werden. Mit herkömmlichen Methoden lässt sich diese Aufgabe einfach nicht termingerecht bewältigen“, so Manager Wang, Leiter der Projektabteilung. Um die Herausforderungen beim Bau zu lösen, arbeitete die Projektabteilung mit wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen zusammen und forschte 18 Monate lang erfolgreich an der Entwicklung einer intelligenten Schweißstation für Stahlkäfige, die den gesamten Prozess abdeckt. Diese Station ermöglicht vollautomatische Abläufe vom Richten, Schneiden und Gruppieren der Stahlstäbe bis hin zum Schweißen und Formen.
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Zahlreiche technologische Innovationen setzen einen „intelligenten Maßstab“ für das Schweißen
Die Beobachtungen vor Ort durch Reporter zeigten, dass die Arbeitsstation aus vier Hauptmodulen besteht: einer Vorverarbeitungseinheit für Stahlstäbe, einer intelligenten Gruppierungseinheit, einer Roboterschweißeinheit und einer Qualitätsprüfeinheit. Der gesamte Produktionsprozess erfordert lediglich einen Mitarbeiter, der Parameter einstellt und zusätzliche Überwachungsaufgaben übernimmt. „Das Herzstück ist die Roboterschweißeinheit, die mit sechs Industrieschweißrobotern ausgestattet ist. In Kombination mit einem visuellen Positionierungssystem kann sie die Position der Stahlstäbe präzise erkennen und Schweißwinkel und -geschwindigkeit automatisch anpassen“, erklärte Ingenieur Li, Leiter des Forschungs- und Entwicklungsteams.
Die Innovationen der Arbeitsstation spiegeln sich in mehreren Aspekten wider: Sie nutzt eine visuelle Laserverfolgungstechnologie, wodurch eine Schweißpositionierungsgenauigkeit von ±0,5 mm erreicht und Schweißfehler behoben werden, die durch Abweichungen im Abstand der Stahlstäbe verursacht werden. Sie verfügt über eine adaptive Schweißprozessdatenbank, die Schweißstrom- und Spannungsparameter automatisch an Durchmesser und Material der Stahlstäbe anpassen kann, wodurch eine gleichbleibende Schweißqualität von Stahlkäfigen unterschiedlicher Spezifikationen sichergestellt wird. Sie ist mit einem Rauchreinigungssystem ausgestattet, das eine Schweißrauchabsorptionsrate von 98 % erreicht und umweltfreundliches Bauen ermöglicht. Es wurde eine cloudbasierte Überwachungsplattform erstellt, die es Managern ermöglicht, den Produktionsfortschritt, die Schweißparameter und die Qualitätsdaten in Echtzeit zu überprüfen und so eine vollständige Rückverfolgbarkeit des Prozesses zu ermöglichen.
„Früher war das Schweißen von Funkenflug und durchdringendem Rauch begleitet, und nach einem Arbeitstag schmerzte mein ganzer Körper. Jetzt muss ich nur noch Knöpfe im Kontrollraum drücken und die Arbeitsumgebung ist sauber und komfortabel“, sagte Meister Zhang, ein erfahrener Schweißer mit 10 Jahren Berufserfahrung. Tatsächlichen Messungen zufolge benötigt die Arbeitsstation nur 0,5 Stunden, um einen einzigen 12 Meter langen Stahlkorb zu schweißen, bei einer Tagesleistung von 8-10 Abschnitten. Im Vergleich zum manuellen Schweißen ist die Effizienz um das Dreifache gesteigert. Gleichzeitig entfallen nachträgliche Reparaturen, was die Gesamtkosten um 20 % senkt.
Führende Industriemodernisierung, Unterstützung der qualitativ hochwertigen Entwicklung der Infrastruktur
Die Inbetriebnahme dieser Anlage sparte nicht nur 205 Tage Bauzeit für das Hochgeschwindigkeitsbahnprojekt und senkte die Arbeitskosten um über 3 Millionen Yuan, sondern lieferte auch ein replizierbares Modell für die intelligente Modernisierung der Infrastrukturbranche. Experten der China Infrastructure Association erklärten, dass die intelligentere Stahlkorbschweißung eine wichtige Richtung für die Industrialisierung und digitale Transformation der Baubranche darstellt. Die erfolgreiche Forschung und Entwicklung dieser Anlage schließt die Lücke in Chinas vollautomatischer Stahlkorbschweißanlage und fördert die Transformation des traditionellen Infrastrukturbaus zur „intelligenten Fertigung“.
Es wird davon ausgegangen, dass mehr als zehn Infrastrukturunternehmen zu einer Besichtigung und zur Besprechung von Kooperationsmöglichkeiten gekommen sind. Die Arbeitsstation soll in Projekten wie Schnellstraßen und im städtischen Schienenverkehr beworben und eingesetzt werden. „Im nächsten Schritt werden wir die Leistung der Ausrüstung weiter optimieren, flexible Produktionssysteme entwickeln, die für Stahlkäfige unterschiedlicher Spezifikationen geeignet sind, und Funktionen wie KI-Qualitätsprüfung und digitale Zwillinge erweitern, um die Schweißarbeitsstation intelligenter und effizienter zu machen“, sagte Ingenieur Li.
Durch den breiten Einsatz intelligenter Geräte im Infrastrukturbereich entwickeln sich Chinas Infrastrukturprojekte in Richtung „bessere Qualität, höhere Effizienz und umweltfreundlichere Entwicklung“ und legen damit eine solide Verkehrsgrundlage für die qualitativ hochwertige Entwicklung von Wirtschaft und Gesellschaft.
