Schweißen von Schienenfahrzeugen – Eine Kundenstory

Gepostet am 3. Februar 2021

In der Ferne klingt es wie ein Gewitter, das sich zusammenbraut. Doch im Näherkommen wächst das zunächst murmelnde Geräusch zu einem bedrohlichen Grollen an – schließlich donnert der Güterzug am Bahnsteig vorbei. Die Wucht von Schienenfahrzeugen kann überwältigend sein. Ihre Vielfalt ist es jedoch auch …

Was ist ein Schienenfahrzeug?

Der Begriff fasst alle Fahrzeuge und Bahnen zusammen, die auf einer oder mehreren Schienen fahren. Darunter fallen Fahrzeuge der Eisenbahn inklusive Lokomotive, Triebwagen, Schienentraktoren und Personen- oder Güter-Waggons; aber auch Einschienenbahnen, Hängebahnen sowie Standseilbahnen.

Beim Bau dieser Schienenfahrzeuge muss vieles beachtet werden – so auch beim Schweißen. Wie das in der Praxis aussieht?

Produktion von Gleisbaumaschinen bei MATISA

Das Beispiel der Schweizer Firma MATISA – die Gleisbau- und Instandhaltungsmaschinen herstellt – macht es deutlich. Eine Spezialität des Traditionsunternehmens sind individuelle Anpassungen: „Jede unserer mittlerweile 300 Maschinen im Feld ist ein Unikat“, sagt Rony Chiavone, Schweißaufsicht und Verantwortlicher für die zerstörungsfreien Schweißnahtprüfungen bei MATISA.

„Das liegt an den verschiedenen Spurweiten oder auch an Kundenwünschen, wie etwa der Integration eines Sanitärraums.“
Rony Chiavone, Schweißaufsicht und Verantwortlicher
für die zerstörungsfreien Schweißnahtprüfungen bei MATISA

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Daher fertigen die Schweizer alle wichtigen Teile einschließlich der Drehgestelle in Eigenregie.

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Produktion und Konstruktion genießen bei MATISA einen dementsprechend hohen Stellenwert: 100 der insgesamt 500 Beschäftigten sind Ingenieure, die sich um die verschiedenen Ebenen des elektrischen und mechanischen Aufbaus der Züge kümmern. In der Produktion sind 400 Mitarbeiter beschäftigt, 50 davon sind Schlosser und Schweißer.

Maßgeschneiderte Maschinen für das Bauen, Warten und Erneuern von Bahnstrecken sind schon seit 1945 die Spezialität von MATISA.

Typische Schweißaufgabe im Schienenfahrzeugbau: Eine Stumpfnaht mit einer Wurzelschweißung und mehreren Fülllagen.

Exkurs Schweißen von Schienenfahrzeugen – lange Nähte

Ein Eisenbahnwaggon hat durchschnittlich eine Länge von etwa 27 Metern. Das beutet, dass etwa an Containern für Güterzüge oder an Fahrgestellen viele lange Nähte geschweißt werden – was vorwiegend mechanisiert stattfindet. Verbindungen zwischen einzelnen Komponenten, aber auch die Innenausstattung werden hingegen vorwiegend manuell geschweißt. Egal welches Schweißverfahren – insgesamt geht es bei der Herstellung von Schienenfahrzeugen in erster Linie um eines: Die Sicherheit im späteren Betrieb.

Waggon, Fahrgestell und Drehgestell – Schweißen nach der EN 15085

Um den hohen Anforderungen gerecht zu werden, ist MATISA gemäß der EN 15085 zertifiziert. Für die Fahrgestelle, Drehgestelle und Aufbauten verwenden die Schweizer in der Regel Bleche und Profile aus konventionellem Baustahl – von 10 bis 200 Millimeter Stärke. Dabei machen die Schweißarbeiten – zum Beispiel an einer Stopfmaschine –etwa ein Drittel der Produktionszeit aus.

Doch selbst bei vergleichsweise einfachen Zugteilen, wie etwa einem Weichentransportwaggon, sind hunderte Meter Schweißnaht erforderlich. Generell schweißen die Experten alle Nähte bis zu 2 Metern Länge manuell. Bei weitläufigeren Längsnähten greift das Unternehmen hingegen auf ein Schweißfahrwerk zurück.

Exkurs EN 15085 – Europäische Norm für das Schweißen von Schienenfahrzeugen

In der EU ist das Schweißen von Schienenfahrzeugen in der EN 15085 geregelt. Diese Norm enthält Empfehlungen für die schweißtechnische Fertigung und legt fest, welche Bauteil-Prüfungen durchgeführt werden müssen. Außerdem regelt die EN 15085 die erforderliche Zertifizierung der herstellenden Betriebe, sowie die Qualifizierung der Schweißer.

Je nach Sicherheitsbedeutung von Bauteilen und Komponenten, gelten unterschiedliche Anforderungen. So unterliegt das Schweißen von Drehgestellen und Fahrzeugaufbauten strengeren Regeln als das Fügen von Einstiegstüren und Ladegutbehältern; einfache Anbauteile wie Sitzgestelle und Schaltschränke gelten als nicht sicherheitskritisch.

Ein Stellungsregler erleichtert das Schweißen des 25 Meter langen Fahrgestells eines Weichentransportwaggons.

Schweißen eines Weichentransportwaggons in der Praxis

Um Zwangslagen zu vermeiden und die geforderten Toleranzen zu gewährleisten, werden bei MATISA die 5 Fahrgestellteile des Weichentransportwaggons auf einem Stellungsregler aufgespannt. Dann starten die Mitarbeiter mit dem Verschweißen der Kästen. Damit sich das Gestell dabei nicht verzieht, sind spezifische Schweißsequenzen erforderlich.

Zudem wird das Gestell regelmäßig gedreht, um Verformungen zu vermeiden. Abschließend werden die Nähte sowohl einer visuellen Prüfung als auch einer zerstörungsfreien Ultraschall- und Magnetprüfung unterzogen, weil es sich um eine geschweißte sicherheitsrelevante Komponente handelt.

MATISA nutzt insgesamt 50 Fronius-Schweißsysteme, darunter TPS 450, TPS 4000/5000 und acht TPS 400i

Selbst vergleichsweise einfache Zugteile erfordern hunderte Meter Schweißnaht

Die Qualitäts-Anforderungen an die Schweißnähte, die unterschiedlichen Schweißaufgaben aber auch die Produktionsabläufe – die eine hohe Anlagenverfügbarkeit und gute Bedienbarkeit erfordern – stellen gleichfalls hohe Ansprüche an die eingesetzten Schweißgeräte. MATISA setzt dabei seit Anfang der 1990er-Jahre auf Anlagen von Fronius. Derzeit sind bei dem Schienenfahrzeugbauer 50 Fronius-Systeme im Einsatz, darunter auch die neue TPS/i Gerätegeneration.