Innovation: XXL-Zahnstangen und Chords aus einer Hand

(WK-intern) – Offshore-Windenergie ist eine zentrale Säule nachhaltiger Energieversorgung.

Für ihre wirtschaftliche Erschließung sind hocheffiziente Turbinen und Installationsprozesse mit leistungsfähigen mobilen Plattformen oder Errichterschiffen unverzichtbar.

Die Innovation gehört weltweit zu den Top Drei der Installationsschiffe der dritten Generation für bis zu 1.000 Tonnen schwere Gründungskörper. Sowohl bei ihrem Neubau im Jahr 2011 als auch bei dem jetzigen Upgrade vertrauten ihre Betreiber auf hochpräzise Zahnstangen in weltweit führender Dicke sowie warmumgeformte Chords von der Dillinger Weiterverarbeitung.
Als integrierter Servicebetrieb von Dillinger, globaler Qualitäts- und Technologieführer für dicke Grobbleche, ist die Dillinger Weiterverarbeitung international gefragter Entwicklungs- und Realisierungspartner für Hochleistungsprodukte in Stahl. Dazu zählen auch Zahnstangen und Chords für die Beine der sogenannten Jack-up Rigs für den Offshore Öl und Gas Bereich, sowie für Errichterschiffe, die bei Bau oder Wartung von Offshore-Windparks zum Einsatz kommen. Diese Stahlbauteile gelten – neben den Antrieben für die Zahnräder der Hubsysteme – als kritischste Komponenten der Jack-ups. Die Dillinger Weiterverarbeitung ist einer von weltweit wenigen Herstellern, die Zahnstangen von über 180 Millimetern Dicke liefern können, und Dillinger zugelassener Blechlieferant nach ABS und DNV GL. Allerdings gibt es derzeit keinen anderen Stahlhersteller auf der ganzen Welt, der bis zu 250 Millimeter dicke Zahnstangen aus dem geforderten Spezialstahl mit 690 MPA-Streckgrenze, hohen Kerbschlagzähigkeiten und Härteanforderungen herstellen und verarbeiten kann. Beim thermischen Schneiden von Zahnstangen gilt es, eine Vielzahl verschiedener Toleranzen wie Ebenheit oder Gradlinigkeit penibel zu erfüllen, da sie entscheidenden Einfluss auf die Produktqualität haben. Angesichts der enormen Dicke und anspruchsvollen Metallurgie ist die Bearbeitung dieser Zahnstangen mit Toleranzen im Millimeterbereich extrem herausfordernd. Die Dillinger Weiterverarbeitung löst diese Aufgabe mit geradezu chirurgischer Präzision dank eigenentwickelter Anlagen, ausgeklügelter Brenntechnologie und jahrzehntelangem Bearbeitungs-Know-how. Dabei werden aus bis zu 42 Tonnen schweren Blechen mindestens zwei Zahnstangen gebrannt – für das Upgrade der Innovation in 228 Millimeter Dicke. Weltweit absolute Alleinstellung genießt die Dillinger Grobblechweiterverarbeitung durch die Herstellung von Zahnstangen in einzigartiger Dicke – aktuell 250 Millimeter – und 120 Millimeter dicken warmumgeformten Chords im Paket. So erhalten die Kunden die Komponenten für die Hubbeine aus höchst anspruchsvollen Stählen mit identischen metallurgischen Eigenschaften in extremen Dicken als Gesamtpaket aus einer Hand.

Vorsprung durch strategische Allianz
Dabei profitieren sie auch von der strategischen Partnerschaft von Dillinger mit Traxys und der Jack-up Structures Alliance Inc. (JSA). Traxys ist international renommierter Experte für Finanzierung, Marketing und Sourcing für Stahlwerke und Gießereien mit Managementsitz in New York. JSA mit Sitz in Houston ist auf das integrierte Projekt- und Fertigungsmanagement von schlüsselfertigen Beinkomponenten für mobile Offshore-Plattformen und Errichterschiffe spezialisiert. Seit fast 30 Jahren besteht diese Partnerschaft, bei der Dillinger Hochleistungsstähle an Hersteller von Jack-up-Rigs liefert – zunächst jedoch hauptsächlich für Reparaturen. Anfang dieses Jahrtausends wurde das erste Neuprojekt in diesem Markt für Dillinger gewonnen. David Mullaney, Executive Director Steel Finance Division, Steel Plates and Turbulars bei Traxys, erkannte frühzeitig das Potenzial der integrierten Stahlkompetenz von Dillinger unter einem Dach durch die Vorteile der mit der Dillinger Weiterverarbeitung eng verzahnten Wertschöpfungskette für die Jack-up-Branche. Seit 2009 arbeitet er deshalb auch mit der Dillinger Weiterverarbeitung eng zusammen. „Der Markt hat sich seitdem stark verändert und vergrößert“, erläutert er. „Durch die Weiterverarbeitung der Bleche und Komponenten aus einer Hand konnten wir die gemeinsame Wettbewerbsposition deutlich stärken.“ Dazu trug auch die hohe Innovationskompetenz des integrierten Hüttenwerks bei. Schon beim Neubau der Innovation 2011 waren die Zahnstangen und Chords von Dillinger erste Wahl für die Konstruktion der Hubbeine. Vorgabe der Konstrukteure waren damals Zahnstangen mit einer Dicke von 180 Millimetern, die die Dillinger Weiterverarbeitung lieferte. „Später war Dillinger das erste Unternehmen, das Zahnstangen mit über 210 Millimetern Dicke im Zusammenspiel mit bis zu 120 Millimeter dicken warmumgeformten Chords für Jack-up-Konstruktionen anbot“, so Mullaney, der seit über 20 Jahren auch mit Jay Fogal, Firmenchef von JSA, zusammenarbeitet. „Bei diesen Projekten gilt es, die verschiedenen Akteure zu kennen und im richtigen Moment anzusprechen: Die Ingenieure in den Designfirmen, die ein neues Jack-up-rig entwickeln, den Betreiber, der das Jack-up oder das Installationsschiff kauft und die Werften, die sie produzieren,“ betont Mullaney. Hierauf sind die Netzwerke von Traxys und JSA spezialisiert, sodass sie zu einem sehr frühen Zeitpunkt mit den möglichen Partnern in Kontakt sind und Dillinger entsprechend frühzeitig in das Design und die Entwicklung neuer Stahlgüten, dickerer Bleche oder spezifischer Produkte miteinbinden. „Eine der schwierigsten Aufgaben bei Hubbein-Konstruktionen ist das Brennen der schweren, vergüteten Stähle“, weiß Jay Fogal, dessen Unternehmen dies früher selbst übernahm.

Permanente Neudefinition von Machbarkeitsgrenzen
Bei der Überarbeitung der Innovation wurden die Grenzen des Möglichen in der Zahnstangenherstellung von Dillinger erneut gesprengt. 147,5 Meter lang und 42 Meter breit ist sie eines der weltweit größten Installationsschiffe. Dazu trägt auch der Kran mit 1.500 Tonnen Tragkraft bei. Bis in 65 Meter Wassertiefe kann sie die bis zu 1.000 Tonnen schweren Monopiles der Offshore-Windturbinen im Meeresboden verankern. Ihre vier Hubbeine bestehen jeweils aus drei Reihen Zahnstangen, auf die beidseitig dicht an dicht die Chords zur Versteifung aufgeschweißt werden. Diese Beine werden während des Transports von einem Bestimmungsort zum nächsten hochgezogen. Am Zielort fahren sie bis zum Meeresgrund aus, um das Schiff auf die erforderliche Höhe anzuheben. Bei der Innovation treiben in jedem der vier Jack-ups Hubmotoren 24 Ritzel an, die an den Zahnstangen auf- und abfahren, um die Plattform zu heben oder abzusenken. Dabei wirken enorme Kräfte auf sie ein. Größere Auflageflächen der Zahnräder ermöglichen eine signifikante Standzeitverlängerung der Beine. Deshalb lautete die Vorgabe an Dillinger dieses Mal, 228,6 Millimeter dicke Zahnstangen zu liefern. Dillinger gelang die Realisierung dieser bis dahin undenkbaren Blechdicke nicht nur metallurgisch und in der Fertigungsroute, sondern auch in der Weiterverarbeitung zu Zahnstangen mit der geforderten Präzision. Jay Fogal erläutert: „Wir haben ein gutes Gespür für Machbarkeitsgrenzen und künftige Marktanforderungen und gehen gemeinsam immer bis an diese Grenzen. Vor fünf Jahren hatten wir schon erkannt, dass Forderungen nach noch dickeren Zahnstangen kommen würden. Dillinger führte deshalb schon sehr früh eine Vielzahl an Tests zu ihrer Herstellung und Bearbeitung durch und war so für die Aufgabenstellung bei der Innovation perfekt vorbereitet.“ David Mullaney ergänzt: „Heute hat Dillinger mit 250 Millimeter dicken Zahnstangen die Grenzen des Möglichen bereits erneut weiter ausgedehnt.“ Mit entsprechendem Erfolg, wie er betont: „Wir haben derzeit bereits mehrere Projektanfragen mit diesen Blechdicken für Zahnstangen.“ Trotz der unterschiedlichen Fertigungsrouten und verschiedenen Komponenten punktet Dillinger auch hierbei erneut mit der ganzheitlichen Wertschöpfungskette. Durch den Herstellungsprozess unter einem Dach entfallen die Blechtransporte, was sich in entsprechend reduziertem Zeit- und Kostenaufwand widerspiegelt. Ein Vorteil, der auch bei der Innovation von großer Bedeutung war: Während der anstehenden Überarbeitung war das Installationsschiff im Einsatz. Dank der engen Zusammenarbeit und des gebündelten Know-hows von Traxys, JSA und der Dillinger Weiterverarbeitung wurde nur eine extrem kurze Werftzeit benötigt, um die deutlich leistungsstärkeren Beinkomponenten zu fertigen. Dadurch konnte auch die Werftzeit für die Innovation auf ein Minimum reduziert werden.

Ganzheitliche Wertschöpfungskette vom Stahl bis zum Bau
Traxys zeichnet für die Finanzierung der Jack-ups verantwortlich – 20 bis 30 Prozent der Kosten eines Neubaus – und JSA kann überall auf der Welt die Projekte realisieren. Die bei Dillinger produzierten und in der Dillinger Weiterverarbeitung direkt zu bis zu 250 Millimeter dicken Zahnstangen und 120 Millimeter dicken warmumgeformten Chords werden von JSA als Gesamtpaket übernommen. In einer von JSA beauftragten Werft oder in der Werft des Kunden fertigt JSA daraus die komplette Konstruktion genau dann und dort, wo die Leistung gebraucht wird. Für die Innovation wählte JSA als Fertigungsstandort eine erfahrene Werft in den Vereinigten Arabischen Emiraten. „Kein anderes Unternehmen in der Branche arbeitet so“, betont Jay Fogal. Er fährt fort: „Das Modell hat sich im Laufe unserer Zusammenarbeit entwickelt und ist dadurch heute einzigartig.“ Für die Kunden bedeutet diese ungewöhnliche Wertschöpfungskette über alle Projektphasen hinweg eine sonst unbekannte Sicherheit durch Vertrauen in das eingespielte Räderwerk der strategischen Allianz aller relevanten Partner. „Jede Verzögerung oder ein Fehler würden das gesamte Projekt zum Scheitern bringen“, so Jay Fogal. David Mullaney ergänzt: „In unserer Zusammenarbeit ist jeder vom ersten Tag an in das Projekt mit eingebunden. Fragen zu neuen Stahlgüten oder Blechdicken werden so zu einem sehr frühen Zeitpunkt diskutiert und die Antworten darauf gemeinsam entwickelt.“ Die Vorteile sind aus seiner Sicht unschlagbar: „Durch die Verzahnung der Dillinger Weiterverarbeitung mit dem Herstellungsprozess im eigenen Unternehmen bieten wir eine Komplettlösung dieser sehr anspruchsvollen Stähle für die Beine. Das paaren wir mit kreativen finanziellen Lösungen, verarbeiten die Stähle zu fertigen Beinen und bieten ein sehr anspruchsvolles, praxisnahes Projektmanagement mit einer Vielzahl an Zusatzleistungen, im Gegensatz zu allen anderen Stahlwerken.“ Die Innovation ist ein Paradebeispiel für dieses Modell – und für die führende Position der Dillinger Weiterverarbeitung in der Fertigung von Zahnstangen und Chords von sonst unerreichtem Format.

AG der Dillinger Hüttenwerke
Seit über 330 Jahren lebt Dillinger eine einzigartige Leidenschaft für Stahl. Ein wortwörtlich gewichtiges Erfolgsprodukt treibt heute Dillinger hierbei an: Stahl vom Erz bis zum maßgeschneiderten Grobblech und einbaufertigen Element. Ein breites Erfahrungsspektrum, eine starke Forschung und Entwicklung, kontinuierliche Investitionen und eine vernetzte Innovationsfähigkeit machen den Grobblechhersteller zum weltweiten Qualitäts- und Technologieführer, dessen Stahlgüten mehrheitlich jünger als zehn Jahre sind. Mit diesen Hochleistungswerkstoffen für Einsätze, die unter widrigsten Bedingungen extreme Belastbarkeit erfordern, gehören die Geschäftsbereiche für Stahlbau, Maschinenbau, Offshore, Offshore-Windkraft, Linepipe, Baumaschinen, Bergbau oder Kesselbau zu den bevorzugten Partnern der Branchenbesten.

PM: Dillinger Hüttenwerke

PB: Beim thermischen Schneiden von Zahnstangen gilt es, eine Vielzahl verschiedener Toleranzen wie Ebenheit oder Gradlinigkeit penibel zu erfüllen, da sie entscheidenden Einfluss auf die Produktqualität haben.