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In der metallverarbeitenden Industrie, insbesondere in Gießereien, wird heute extrem viel Energie verbraucht und viel CO2 erzeugt. Der Verband der Deutschen Gießerei-Industrie beziffert die produktionsbedingten Energiekosten auf rund ein Viertel ihrer Bruttowertschöpfung. Im Jahr 2018 erwirtschaftete die deutsche Gießereiindustrie mit ca. 80.000 Beschäftigten immerhin rund 13 Milliarden Euro. Die Kosten für Energie sind damit für die Betriebe eine gewaltige Last.

Künftig können Leichtmetall-Gießereien bis zu 60 Prozent der produktionsbedingten Energiekosten und 80 Prozent der CO2-Emissionen einsparen. Eine neue Technologie, die am Fraunhofer IFF gemeinsam mit der Otto-von-Guericke-Universität, der promeos GmbH sowie der Leichtmetallgießerei Bad Langensalza entwickelt wurde, macht dies möglich.

Konventionelle Prozessführung – Umfüllen des geschmolzenen Metalls. Zum Schmelzen und Beheizen wird sehr viel Energie benötigt. Foto: Leichtmetallgießerei Bad Langensalza GmbH


Bislang wird das zu verarbeitende Schmelzgut in einem abgestuften Prozess mehrfach umgefüllt und dabei in zumeist elektrisch beheizten Ofenaggregaten permanent erhitzt. Basierend auf einem innovativen modular erweiterbaren Brennersystem wurde nun ein neuartiges Anlagensystem entwickelt, mit dem das Metall künftig in mobilen Tiegelpfannen eingeschmolzen, transportiert und warmgehalten wird. Die notwendigen mehrstufigen Prozessschritte lassen sich somit auf lediglich einen Prozessschritt verkürzen. Die erforderliche Wärmeenergie beziehen die mobilen Tiegelgefäße nunmehr an Wärme-Dockingstationen, die mit Hilfe eines neuen Brenners betrieben werden. Dabei kann die anfallende Abwärme erstmalig prozesssicher wiederverwertet werden.

Bereits die zum derzeitigen Entwicklungsstand gewonnenen Messergebnisse weisen darauf hin, dass die ambitionierten energetischen Einsparpotenziale mit erfolgreichem Projektabschluss sogar noch übertroffen werden können.

Dr. Stefan Scharf, Fraunhofer IFF, Projektleiter Giesserei 4.0

Mit dem neuen Verfahren wurde auch die Kreislaufmaterialquote signifikant reduziert. Außerdem wurden die Gussqualität gesteigert und die Fertigungsflexibilität erhöht.

Marc Kujath, Fraunhofer IFF, verantwortlich für das Logistikkonzept im Projekt

Ein neuartiges Sensorsystem überwacht kontinuierlich und vollständig den Prozess. Dadurch verfügt das Dockingstation-Tiegel-System über logistisch und fertigungstechnisch relevante Informationen zum Zustand der Schmelze, was eine dezentrale Auftragsdisposition im laufenden Gießereiprozess ermöglicht. Damit ist die Grundlage für eine vernetzte und zukünftig automatisierte Prozessführung geschaffen.

Ein weiterer Vorteil: Die neue Herstellungsmethode entbindet die Arbeiter von den besonders gefährlichen Arbeitsschritten und trägt erheblich zu einer erhöhten Arbeitssicherheit und Unfallvermeidung bei. Es ermöglicht Unternehmen den Schritt in die digitalisierte Produktion.

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