Konecranes für European XFEL

Superlaser: Krane arbeiten in 38 Meter Tiefe

Beim European XFEL (X-Ray Free-Electron Laser) geht es in die Tiefe: Bis zu 38 Meter unter der Erde erzeugt moderne Technik extrem starke Röntgenlaserstrahlen. Dafür braucht es hochsensible Komponenten – und feinfühlige Krane von Konecranes, die sie sicher in Position bringen.

Lässt tief blicken: Die beiden CXT-Zweiträger-Brückenkrane von Konecranes überspannen den 38 Meter tiefen Zugangsschacht zum Röntgenlaser des European XFEL. (Bilder: Konecranes / European XFEL)

In Hamburg wird scharf geschossen: Im neu eröffneten Forschungszentrum European XFEL (X-Ray Free-Electron Laser) erzeugt ein supraleitender Linearbeschleuniger Röntgenlaserblitze. Bis zu 27.000 Blitze in der Sekunde auf einer Wellenlänge von 0,05 bis 4,7 Nanometern – eine weltweit einzigartige Wiederholrate. Die Laserblitze sind zudem mit 1,6 mal 1025 (Photonen / s / mm2 / mrad2 / 0,1% Bandbreite) milliardenfach leuchtstärker als die besten herkömmlichen Röntgenquellen.

So werden Prozesse auf atomarer Ebene beobachtbar: die Entstehung eines Moleküls oder die Umkehrung von Magnetisierungen zum Beispiel. Seit 2017 läuft die Forschung am Ende des 3,4 Kilometer langen Tunnels, der von Hamburg-Bahrenfeld nach Schenefeld führt. Insgesamt acht Zweiträger-Brückenkrane sowie ein Einträger-Brückenkran von Konecranes bringen dafür auch sensible Geräte sicher unter die Erde.

Röntgenlaser schießt in sechs Meter Tiefe

Schnurgerade: Zwischen 38 Meter und 6 Meter tief verläuft der 3,4 Kilometer lange Beschleunigertunnel des European XFEL von Hamburg-Bahrenfeld zur unterirdischen Experimentierhalle in Schenefeld. (Bild: Konecranes / European XFEL)

Je nach Beschaffenheit der Landschaft liegt der Röntgenlasertunnel zwischen 38 Meter und sechs Meter tief. Wenn der Laser „schießt“, entsteht, gut abgeschirmt unter der Erde, Röntgenstrahlung. Die Öffnungen in den Schachtgebäuden, durch die große Bauteile eingebracht werden, werden deshalb im Betrieb mit schweren Betonplatten verschlossen.

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Am Tunneleingang in Hamburg-Bahrenfeld kommen dazu zwei Zweiträger-Brückenkrane mit jeweils 20 Tonnen Hubkraft zum Einsatz. Sie überspannen mit 20,8 Metern die komplette Eingangshalle und können sensibles und schweres Gerät auch synchron heben und in den Zugangsschacht transportieren. Ein weiterer Einträger-Brückenkran ist speziell dafür vorgesehen, Pumpen aus dem Beschleunigertunnel zur Wartung heraufzuholen.

Langsame und ruckfreie Fahrt

„Bei diesem Projekt kam es besonders auf die Feinfühligkeit unserer Krane an“, erläutert Niclas Maassen von Konecranes in Hamburg. „Eine extrem langsame und ruckfreie Fahrt war die Hauptanforderung.“ Um den sicheren Transport empfindlicher Geräte zu ermöglichen, setzt Konecranes Frequenzumrichter ein. Damit lässt sich die Hubgeschwindigkeit der großen Krananlagen am Tunneleingang von 0,5 bis zu neun Metern pro Minute stufenlos einstellen. Der Frequenzumrichter überwacht die Hubgeschwindigkeit automatisch und sorgt so für einen ruckfreien Betrieb.

Vom Laster in den Untergrund: Der Zweiträger-Brückenkran von Konecranes Forschungszentrum European XFEL in Hamburg Schenefeld hebt bis zu 20 Tonnen schwere Teile direkt in die unterirdische Experimentierhalle. (Bild: Konecranes / European XFEL)

Auch die Katz- und Kranfahrgeschwindigkeiten lassen sich stufenlos regulieren – von 0,5 bis 20 Meter pro Minute und zehn bis 40 Meter pro Minute. Im Zugangsschacht darf die hochwertige Fracht nicht hin und her schwingen. „Zusätzlich zu den Umrichtern kommt auch die Lastpendeldämpfung zum Einsatz. Dieses Smart Feature steuert die Beschleunigung und Verzögerung von Brücke und Laufkatze automatisch“, so Maassen. Das beugt dem Pendeln im langen Schacht vor.

Damit die zwei Zweiträger-Brückenkrane am vorderen Tunneleingang auch auf begrenztem Raum gemeinsam arbeiten können, sind ihre Trommeln für die langen Hubkabel so gedreht, dass sie parallel zum Träger stehen. „Bei einer derart großen Hubhöhe braucht es ebenso lange Kabel. Indem wir die Trommeln drehen, ermöglichen wir den Synchronbetrieb der beiden großen Krane auch auf kleinem Raum“, sagt Maassen. Im Tandembetrieb lenkt ein Kranführer per Funkfernsteuerung gleichzeitig beide Krane – die Bewegungen werden automatisch synchronisiert und müssen nicht mehr per Zuruf abgestimmt werden.

Für die Feinarbeit: Mit dem Wandschwenkkran von Konecranes lassen sich bis zu 500 Kilogramm schwere Teile bewegen – beispielsweise zur Wartung. (Bild: Konecranes / European XFEL)

Bei einer Länge von 3,4 Kilometern reicht ein Zugangsschacht nicht aus. Vier Wartungszugänge sind daher in regelmäßigen Ab­ständen entlang des Tunnels verteilt. Auch an diesen Zugängen müssen Betonplatten auf die Schachtöffnungen gehoben und hochwertige Komponenten transportiert werden. Konecranes installierte für diese Aufgaben insgesamt vier Zweiträger-Brückenkrane mit jeweils zwei Laufkatzen und einer Hubkraft von zwei Mal zehn Tonnen. Sie haben jeweils eine Spannweite von zwölf Metern und eine Hubhöhe von bis zu 21 Metern und sind ebenfalls mit Frequenzumrichter und Lastpendeldämpfung ausgerüstet.

In der Experimentierhalle am Ende des Tunnelsystems hebt ein Zweiträger-Brückenkran mit elf Meter Spannweite bis zu 20 Tonnen schweres Gerät von der LKW-Verladezone in die unterirdisch gelegene Halle. Im Vakuumlabor über der Halle kommt ein Zweiträger-Brückenkran mit fünf Tonnen Hubkraft zum Einsatz, der besonders sensible Laborgeräte transportiert – ruck- und pendelfrei. „Unsere Krananlagen bewegen beim European XFEL einiges, von großen Betonplatten bis hin zu teuren Komponenten“, erläutert Niclas Maassen. „Für kleinere Transportaufgaben haben wir das European XFEL-Forschungszentrum zudem mit Wandschwenk- und Leichtkranen für Lasten von 500 Kilogramm bis zu zwei Tonnen ausgerüstet.“ as

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