UMFORMtechnik (Massiv)

 
 
   

25 % Energie beim Gesenkschmieden gespart

Beim Massivumformen von Metallen kann man durch geschickt organisierte Abläufe und neue Verfahren Material und Energie einsparen. Ein Leitfaden des VDI Zentrum Ressourceneffizienz zeigt auf, wie Betriebe Schritt für Schritt dabei vorgehen könnten.

Saving 25 % engergy in drop forging

In massive forming of metals material and energy can be cut down through cleverly organised processes and new procedures. A guideline of German VDI Centre for Resource Efficiency shows how companies insofar could advance step by step.

Wenn Unternehmen Ressourcen sparen wollen, empfiehlt sich strukturiertes Vorgehen. Das VDI Zentrum Ressourceneffizienz (VDI ZRE) hat im Auftrag des Bundesumweltministeriums einen Leitfaden entwickelt, der sich an der VDI-Richtlinie 4801 „Ressourceneffizienz in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU)“ orientiert.Die schrittweise Vorgehensweise umfasst eine Analyse, das Entwickeln und Bewerten von Lösungen, das Umsetzen geeigneter Optimierungsmaßnahmen sowie eine kontinuierlich Evaluierung.

Der grundlegende Schritt ist die Analyse. Mit ihr lässt sich feststellen, wo Ressourcen verbraucht werden. Dabei wird untersucht, was innerhalb des Betriebs (Gate-to-gate) passiert. Außerdem wird der gesamte Lebensweg (Cradle-to-Grave) der Produkte betrachtet. Bei beiden kann zwischen Grob- und Detailanalyse unterschieden werden. Während der Grobanalyse wird eine Auswahl der vorrangig zu betrachtenden Bereiche definiert. Diese sind anschließend im Detail zu analysieren.

Verbesserungsansätze lassen sich auf der Produkt- oder auf der Prozessebene entwickeln. Darüber hinaus sind auch produkt- und prozessunabhängige Ansätze möglich: übergeordnete organisatorische Geschäftsprozesse oder die Produktionsinfrastruktur wie die technische Gebäudeausrüstung. Bevor man sich für konkrete Maßnahmen entscheidet, sollten diese bewertet werden: einerseits hinsichtlich ihrer technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit, andererseits ist das Sparpotenzial ein wichtiges Auswahlkriterium. Zur Umsetzung empfiehlt sich, ein Projektteam mit Fachkenntnissen sowie klarer Zuständigkei zu bilden. Grundsätzlich sollten neben den Zielen auch Hintergründe zu den Maßnahmen verdeutlicht und kommuniziert werden. Äußerst wichtig ist dabei die aktive Einbindung aller betroffenen Mitarbeiter.

Welche Maßnahmen leisten dauerhaften Beitrag? Dies lässt sich nur mit einer regelmäßigen Kontrolle beantworten. Hier empfiehlt sich, Kennzahlen festzulegen, sie kontinuierlich auszuwerten und bei Bedarf anzupassen. Die Zahlen können auf den gesamten Betrieb oder einzelne Abteilungen bezogen sein sowie prozess- oder anlagenbezogen gebildet werden. Entscheidend ist zu definieren, welche Bereiche und Betrachtungsebenen überprüft werden sollen. Veränderungen sind nur vergleichbar, wenn entsprechende Referenzwerte und Zeiträume festgelegt sind.

Strukturiertes Vorgehen elementar

Zur regelmäßigen Überprüfung können Audits genutzt werden. Für das Qualitäts-, Umwelt- und Nachhaltigkeits-Management sowie Energieaudits bestehen oft standardisierte Vorgehensweisen im Unternehmen. Ressourceneffizienz-Aspekte können in bereits bestehende Abläufe vorhandener Managementsysteme eingebunden werden.

Welche übergeordneten Strategien können zur Steigerung der Ressourceneffizienz im Unternehmen beitragen? Prozesse optimieren, Materialeffizienz steigern, Ausschussquoten, Abwassermengen und Energieeinsatz reduzieren sowie Abfälle vermeiden, sind nur eine kleine Auswahl an Strategien, die verfolgt werden können.

Wie ein Schmiedebetrieb durch innovative Anlagentechnik den Aufwand an Material und Energie reduzieren und damit Kosten einsparen konnte, zeigt dieses Beispiel. Die Einführung des neuen Schmiedehammers wurde im Rahmen des Umwelt-Innovationsprogramms des Bundesumweltministeriums gefördert. Erstmals wurde dort ein sogenannter Linearhammer großtechnisch für das Gesenkschmieden eingesetzt. Herkömmlich werden hydraulisch angetriebene Schmiedehämmer verwendet.

Der Hydraulikantrieb hat systembedingt einen geringeren Wirkungsgrad, da das benötige Öl stets unter einem Mindestdruck gehalten werden muss. Dagegen benötigt der Linearantrieb lediglich Energie bei Bewegung. So lassen sich mit dem Linearhammer –im Vergleich zum Schmiedehammer mit hydraulischem Antrieb – rund 25 % Energie einsparen. Zudem muss beim konventionellen Antrieb das benötigte Hydrauliköl in regelmäßigen Abständen gereinigt und ausgetauscht werden. Dieser Wartungsaufwand sowie die Entsorgung des Altöls entfallen beim Linearantrieb vollständig.

Während beim hydraulischen Schmiedehammer die Gesenke ungebremst aufeinanderschlagen, kann der elektrisch betriebene Hammer auf 0,05 mm genau gesteuert werden. Dadurch verringern sich der Verschleiß der Gesenke, die Umrüstzeiten und der Material- und Energieeinsatz für das Aufbereiten der Gesenke.

Durch das präzisere Schmieden sinkt der Ausschuss und somit weiterer Aufwand an Material und Energie. Zudem ermöglicht das Verfahren, die Geschäftsfelder des Unternehmens zu erweitern. Mit der neuen Fertigungsanlage lassen sich nun auch Bauteile mit hohen Präzisionsanforderungen in kleinen Losgrößen wie Produkte für die Flugzeugindustrie wirtschaftlich herstellen.

Dies ist nur ein Beispiel, wie sich Ressourceneffizienz in der Praxis beim Umformen umsetzen lässt. Das VDI ZRE zeigt viele weitere Praxisbeispiele auf und bietet Unterstützung durch kostenfreie Online-Tools. Insbesondere in den Tools „Ressourcenchecks“ und „Prozessketten“ werden Ansätze zur Steigerung der Ressourceneffizienz in der Fertigung gezeigt. Diese wurden beispielsweise für die Umformverfahren Tiefziehen sowie Kalt- und Warmwalzen entwickelt. 

VDI Zentrum
Ressourceneffizienz GmbH (VDI ZRE)

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Ansprechpartner ist Manuel Weber
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