Lasergeschweisste Hohlprofile für das BabyIAXO-Experiment
Ein Experiment, das Teilchen nachweisen soll, die es vielleicht gar nicht gibt, lässt der tragenden Struktur sehr wenig Spielraum. Für BabyIAXO, die Zwischenstufe des vom DESY-Institut angestossenen International Axion Observatory, lieferte Montanstahl lasergeschweisste Hohlprofile von 400x200x8x8 mm aus Edelstahl 1.4301, zugeschnitten auf zwanzig verschiedene Längen von 146 bis 4915 mm, jedes Stück geprüft, für die Montage markiert und mit Nähten gefertigt, die mechanisch und mit Ultraschall geprüft wurden.
Tragbauteile für ein Axion-Observatorium
Auf der Suche nach Axionen und axionartigen Teilchen startete das DESY-Institut in Hamburg BabyIAXO, eine wegweisende wissenschaftliche Anlage und ein entscheidender Zwischenschritt zum vollständigen International Axion Observatory. Ein Versuchsaufbau dieser Art braucht fortgeschrittene physikalische Instrumente, aber ebenso hochgradig massgefertigte Tragbauteile, die extreme Anforderungen an Präzision und mechanisches Verhalten erfüllen. Drei Eigenschaften zählen vor allem. Die Tragfähigkeit, weil die Baugruppe einen grossen Magneten samt Optik trägt und positioniert. Die Massstabilität, weil die bei der Inbetriebnahme erreichte Ausrichtung Temperaturwechsel und Jahre des Betriebs überstehen muss. Das nichtmagnetische Verhalten, weil jeder ferromagnetische Werkstoff in der Nähe der Apparatur das Feld stört, auf das sich das Experiment stützt. Die Edelstahlprofile mussten deshalb anspruchsvolle Vorgaben erfüllen und sich zugleich nahtlos in die grössere wissenschaftliche Apparatur einfügen, eine Kombination, die für Forschungsanlagen sowie Nuklear- und Energieanlagen typisch ist.
Zwanzig Längen, geprüfte Nähte und markierte Stäbe
Das Projekt verband mechanische, masstechnische und qualitätsseitige Anforderungen, die selten zusammen auftreten. Die Lieferung umfasste zwanzig verschiedene Profillängen von 146 mm bis 4915 mm, jede auf eine Toleranz von minus null und plus fünf Millimetern geschnitten, sodass jedes Stück nur zu lang, nie zu kurz sein darf, denn ein zu kurz gelieferter Abschnitt lässt sich nicht retten. Die Geradheitsabweichung an den langen Flanken musste minimal bleiben, da eine Durchbiegung in einem 400 mm hohen Hohlprofil sich auf die Ausrichtung alles darauf Montierten überträgt. Die Schweissnähte verlangten Zug- und Ultraschallprüfung, was die Naht von einem Fertigungsmerkmal zu einem qualifizierten und dokumentierten macht. Schliesslich brauchte jeder Stab eine kundenspezifische Markierung für die schnelle und sichere Montage vor Ort, ein Detail, das zählt, wenn zwanzig verschiedene Längen optisch ähnlicher Profile von einem Team in der richtigen Reihenfolge eingebaut werden müssen, das sie nicht gefertigt hat.
Anwendungskontext
Montanstahl lieferte lasergeschweisste Hohlprofile aus Edelstahl 1.4301, ausgelegt speziell auf die Anforderungen des Projekts. Das Laserschweissen ergab Profile von 400x200x8x8 mm mit engen Toleranzen und minimaler Geradheitsabweichung, da der geringe Wärmeeintrag den Verzug begrenzt, der sich sonst über einen Querschnitt dieser Höhe aufbauen würde. Jedes Stück wurde abgelängt, geprüft und markiert, sodass die Montage vor Ort schnell und eindeutig ablaufen konnte, und die Schweissnähte durchliefen mechanische und Ultraschallprüfungen als Teil der dokumentierten Kontrollen im Qualitätsmanagement von Montanstahl. So erhielt das BabyIAXO-Experiment Tragbauteile, die sowohl der technischen Präzision als auch den wissenschaftlichen Zielen der Anlage entsprechen. Profile dieser Art gehören zum Programm der lasergeschweissten rechteckigen und quadratischen Rohre, erhältlich in Sondermassen und -güten; weitere Einzelheiten behandelt die technische Q&A.