Die heiße Zone ist eine entscheidende Komponente eines Vakuumofens, die für die Erzeugung und Aufrechterhaltung der für die Wärmebehandlung erforderlichen präzisen Temperaturen verantwortlich ist.
"Für mich ist die heiße Zone der wichtigste Teil des Ofens. Sie ist die Schlüsselkomponente, die die Wärmebehandlung erst möglich macht." - Brett Bird, Produktionsleiter bei Ipsen
Bird ist stolz auf die Arbeit, die sein Team in Pecatonica, Illinois, bei der Montage von Heißzonen leistet. "Unsere Leute könnten eine TITAN H6-Heißzone mit verbundenen Augen zusammenbauen", erklärt Bird. "Wir sind in der Lage, sicherzustellen, dass jedes Teil der Baugruppe den Qualitätsstandards entspricht, bevor das Plenum überhaupt in die Produktion geht."
Bevor das Pecatonica-Montageteam mit der Arbeit an einer heißen Zone beginnt, lohnt es sich, einen Schritt zurückzutreten und den gesamten Prozess des Baus einer heißen Zone von Anfang bis Ende zu betrachten.
Den Anruf erhalten
Eine heiße Zone kann einen von zwei Wegen einschlagen: Sie wird entweder in einen neuen Ipsen-Ofen eingebaut oder als Ersatz für einen bestehenden Ofen geliefert, der schon seit Jahren in Betrieb ist.
Die Bestellung neuer Anlagen ist unkompliziert: Jedes Ofenmodell von Ipsen verfügt über eine Standard-Heißzone, die je nach den Anforderungen des Kunden modifiziert werden kann. Sobald eine neue Ofenbestellung aufgegeben wurde, prüft die Technik die Pläne und die gewünschten Änderungen. Dann wird die Bestellung mit allen technischen Zeichnungen an das Ipsen-Werk in Souderton, Pennsylvania, geschickt, wo die Teile für den Bausatz gefertigt und die entsprechenden Unterbaugruppen zusammengestellt werden.
Der Austausch oder die Nachrüstung von Heißzonen erfolgt nach einem anderen Verfahren, das laut Aaron Bolhous, Hot Zone Product Leader bei Ipsen, von Routine bis hin zu äußerst komplex reichen kann.
"Wenn sich ein Kunde an uns wendet, weil er eine neue Heizzone für seinen Ofen benötigt, dann werde ich aktiv", begann Bolhous. "Diese Öfen sind bereits installiert und arbeiten in einer Anlage mit gut eingeführten Routinen. Einige wurden möglicherweise nachträglich modifiziert. Die typische Lebensdauer einer heißen Zone liegt zwischen fünf und sieben Jahren, je nach den dort ablaufenden Prozessen. Gelegentlich stoßen wir auf Öfen, die seit etwa zwanzig Jahren in Betrieb sind und vielleicht schon zwei oder drei Mal ausgetauscht wurden."
Jeder Fall ist einzigartig. Einige Kunden wenden sich vielleicht an Ipsen, weil sie wissen, dass sie in einem Jahr eine Hotzone benötigen und den Ersatz bereit haben möchten, während andere vielleicht warten, bis sie den Anruf zu einem Zeitpunkt tätigen, an dem ein Ausfall unmittelbar bevorsteht.
"Etwa 90% meiner Anfragen zu Heißzonen kommen von Ipsen-Vertretern - Außendienst oder Vertriebsteams. Häufig kommen die Anrufe, wenn ein Kunde eine Fehlfunktion der Heißzone feststellt, Teile fehlen oder beschädigt sind oder die Isolierung Anzeichen einer Verschlechterung aufweist." - Aaron Bolhous, Ipsen Produktleiter für heiße Zonen
Zu diesem Zeitpunkt kann Bolhous die Umstände des Auftrags mit dem Techniker besprechen, vorübergehende Lösungen empfehlen und den Bestellvorgang für eine neue Heißzone, einen Heißzonen-Umbausatz oder die Planung eines kompletten Heißzonen-Umbaus einleiten.
Hot-Zone-Rebuild-Kits können ein funktionierendes Plenum wiederverwenden, indem sie die alte Isolierung, die Elemente und andere ausgediente Teile entfernen und durch völlig neue Teile ersetzen, die speziell für diesen Ofen entwickelt wurden. Bolhous erklärt, dass "der Kunde sich dafür entscheiden kann, dass wir den Umbausatz direkt an ihn liefern. Dieser würde alle Komponenten enthalten, die für einen Umbau vor Ort benötigt werden. Entweder das Außendienstteam von Ipsen oder das Wartungsteam des Kunden würde die Demontage und den Wiederaufbau vor Ort durchführen."
Während einige Kunden ihre Heizzone selbst umbauen möchten, haben sich andere dafür entschieden, ihre Heizzone an Ipsen zu schicken, um sie umzubauen. "Damit wir den Heißbereich umbauen können, muss der Kunde die alte Isolierung und die Elemente entfernen und das Plenum an unser Werk in Souderton schicken. Dort prüfen wir die Integrität des Plenums, und sobald wir bestätigen können, dass das Plenum den Qualitätsstandards entspricht, können wir es wie eine neue heiße Zone umbauen."
Manchmal ist ein Umbau nicht die beste Lösung - vor allem, wenn das Plenum durch jahrelangen Betrieb beschädigt wurde. Oft suchen die Kunden nach etwas mehr Sicherheit für eine langfristige Lösung. Aus diesen Gründen ist es oft am sinnvollsten, ein Angebot für eine neue Heißzone einzuholen.
"Wenn die vorhandene heiße Zone älter als zehn Jahre ist und ein Ersatz für die heiße Zone geplant ist, wird in der Regel ein technischer Besuch in den Kostenvoranschlag integriert, um sicherzustellen, dass alle nachträglichen Änderungen am Ofen ordnungsgemäß erfasst werden. Wir wollen sicherstellen, dass die neue heiße Zone entweder genau zu derjenigen passt, die sie ersetzt, oder für das Schiff geeignet ist, in dem sie eingesetzt werden soll", erklärt Bolhous.
Verschleiß ist nicht der einzige Grund, warum ein Kunde seine Heizzone ersetzen möchte. "Wir hatten kürzlich einen Kunden, der eine Ganzmetall-Heizzone durch eine Graphit-Heizzone ersetzen wollte, die mit Molybdän Elemente. Modifikationen auf dem Nachrüstungsmarkt können eine knifflige Angelegenheit sein, aber wir sind in der Lage, die Wünsche des Kunden aufzugreifen und sie unserem technischen Team zu unterbreiten, um zu sehen, ob sie machbar sind." Bolhous: "Dabei können wir feststellen, dass die Lösung einfach ist, weil wir sie schon einmal gemacht haben, oder dass sie so komplex ist, dass ein gewisses Maß an zusätzlicher Technik erforderlich ist. Wir werden neue Zeichnungen anfertigen, die aktualisierten Kosten ermitteln und von dort aus weitermachen."
Vom Auftrag zur Produktion
Sobald ein Auftrag für eine neue Heißzone erteilt wurde, übergibt Bolhous die Konstruktionsunterlagen an die Produktion, prüft die aktuelle Vorlaufzeit, antwortet dem Kunden mit einem Zeitplan und den Fälligkeitsterminen und gibt grünes Licht für die Bestellung von Teilen, die an die Montage geschickt werden. Erst dann kommt das Team in Souderton ins Spiel.
Das Werk von Ipsen in Souderton, Pennsylvania, ist der Standort für die Produktion und Montage von Ipsen-Heizzonen sowohl für neue Anlagen als auch für den Nachrüstungsmarkt. Jede Komponente einer Heißzone, die in den Ofen eines Kunden eingebaut wird, wird geplant, verfolgt, geprüft und montiert. Die Zeitpläne werden überprüft, Meilensteine festgelegt und die Liefertermine für den Kunden werden geschätzt.
"Die Durchlaufzeit hängt oft von den Vorlaufzeiten für die Komponenten eines Ofens ab", erklärt Christopher Enwright, Fertigungsleiter von Ipsen in Souderton. "Sobald wir jede Komponente beschafft und geprüft haben, generiert der Auftrag alle Arbeitsaufträge, die wir in unserer Werkstatt benötigen.
Dieser Prozess beginnt mit dem Kundenauftrag. "Sobald wir den Kundenauftrag erhalten haben, tragen unser Projektmanager und ich den Auftrag in unseren Zeitplan für die heiße Zone ein. Der Zeitplan enthält Meilensteine, Liefertermine des Kunden und wichtige Informationen über die Komponenten", erklärt Enwright. "Das Engineering stellt uns dann die vorläufige oder endgültige Freigabedokumentation zur Verfügung. Vorläufige Freigaben sind für Projekte, die bekanntermaßen eine lange Vorlaufzeit haben."
Die Vorlaufzeiten können von mehreren Faktoren beeinflusst werden. Kunden können eine längere Vorlaufzeit verlangen, um sicherzustellen, dass ihre Anlagen und Wartungsteams bereit sind, einen neuen Ofen oder eine neue Heizzone zu erhalten. Bestimmte größere Öfen oder Warmhaltezonen können eine längere Vorlaufzeit haben, da ihre Komponenten seltener bestellt werden und daher etwas knapper sind. Und manche Anpassungen benötigen einfach etwas mehr Zeit für die Montage und Prüfung als andere.
"Wir verwenden für die Freigabe eine ERP-Software (Enterprise Resource Planning), die uns dabei hilft, die über die Einkaufsabteilung bestellten Teile zu verfolgen, Fertigungsarbeiten zuzuweisen und Unterbaugruppen auf der Grundlage der Stückliste im System zu erstellen", so Enwright. "Das ERP-System wird dann in der Lage sein, die für die Werkstatt benötigten Arbeitsaufträge zu generieren. Unsere Maschinenbauer haben dann einen zentralen Ort für die Drucke und Zeichnungen für jedes Teil, das sie herstellen."
Während der Fertigung und Montage jedes Teils werden Checklisten erstellt und die Teile und Unterbaugruppen gekennzeichnet, auf Qualität geprüft und zusammen gelagert, bis die Stückliste für den Auftrag vollständig ist.
"Heiße Zonen sind komplexe Gebilde mit vielen Teilen und Baugruppen, die in ihnen stecken. Es erfordert viel handwerkliches Geschick, sie von Hand herzustellen und zusammenzubauen. Eine Warmhaltezone kann aus 500 oder mehr Teilen bestehen, und jedes Teil muss perfekt passen, damit die Warmhaltezone funktioniert, sobald sie vor Ort ist", erklärt Enwright.
"Jeder Teil, ob groß oder klein, ist wichtig". - Chris Enwright, Produktionsleiter bei Ipsen in Souderton, PA
Sobald die Baugruppen und Kits fertiggestellt sind, kann Souderton sie an verschiedene Standorte liefern. Kundenaustausch-Hot Zones und Kits können direkt an den Kunden oder ein Außendienstteam geliefert werden.
Komplette Hot Zones für neue kundenspezifische Geräte können direkt nach Cherry Valley geliefert werden, während Bausätze für TITAN-Öfen und andere spezifische Aufträge können nach Pecatonica, Illinois, geschickt werden, um die Nähe zu den regionalen Plenumherstellern zu nutzen und gleichzeitig die Produktionsbandbreite zu erhöhen.
Das ist der Moment, in dem Brett Bird ins Spiel kommt.
"Ein Teil unserer Aufgabe besteht darin, den Rückstand von Ipsen abzubauen, indem wir eine lokale Ressource für die Montage sind", erklärte Bird. "Etwa 90% unserer Hot Zones werden in neue Anlagen eingebaut. Da Plenumsbauteile sehr groß sein können, spart ein Hersteller im Norden von Illinois, der das TITAN-Plenum liefert, lange Transportwege und Zeit."
Wenn Souderton den Teilesatz nach Pecatonica schickt, kann Birds Team die heiße Zone für eine der am häufigsten bestellten Linien von Ipsen im Umkreis von 30 Meilen um das Montagewerk in Cherry Valley zusammenbauen, lagern und versenden.
"Mit dem Bausatz von Souderton und dem neuen Plenum installieren wir die Filzaufhängungen, die Lagen aus Graphitfilz, fügen dann die Gasdüsen und die Kohlefaserverbundstoff-Abschirmungen mit den Molybdän-Unterlegscheiben hinzu, fixieren alles, sobald die Unterlegscheiben angebracht sind, und überprüfen, ob wir die perfekte Dicke haben. Wir bauen das Türpaket und das Endpaket und sind dann bereit für den Versand", erläutert Bird. "Bei Ganzmetallöfen ist der Prozess ein wenig detaillierter. Filz hat ein gewisses Maß an Nachgiebigkeit, wenn die Aufhänger nicht exakt sind, aber die Stifte für die Ganzmetall-Heizzone müssen präzise sein. Bei den gestanzten Metallschilden muss alles mit den Befestigungslöchern übereinstimmen, und wir können fast sofort erkennen, wenn unsere Stifte nicht stimmen."
"Wenn es nicht präzise ist, scheuen wir uns nicht, alles zu entfernen und es noch einmal zu machen." - Brett Bird, Produktionsleiter bei Ipsen
Die Gewährleistung von Genauigkeit und Qualität vor dem Versand hat für Birds Team oberste Priorität.
"Wir haben keine heißen Zonen, die zu uns zurückkommen, weil sie bei den Qualitätskontrolltests versagt haben. Unsere Leute gehen jedes Detail durch und nageln es fest. Wenn wir es einmal zusammengesetzt haben, wissen wir, dass es gut ist."