(openPR) Bis zu 15 % höhere Energie- und Materialeffizienz beim Aludruckguss
Aachen, im November 2012. Die MAGMA GmbH, Anbieter von Software für die Gießprozess-Simulation, war als Teil eines Konsortiums von Methoden- und Technologiepartnern maßgeblich am Projekt ProGRess beteiligt. ProGRess steht für „Gestaltung ressourceneffizienter Prozessketten am Beispiel Aluminiumdruckguss“. Es widmete sich von 2009 bis 2012 der Optimierung der Energieeffizienz im Aluminiumdruckguss und wurde vom Bundesministerium für Bildung & Forschung gefördert.
Ziel des Projektes war es, durch eine ganzheitliche Betrachtung der Prozesskette Einschmelzen-Guss-Wärmebehandlung-Bearbeitung die Ressourcen-Nutzungseffizienz um 10 bis 15 % zu steigern und damit sowohl den Material- als auch den Energieeinsatz entsprechend zu senken. Um dies zu realisieren, betrachteten die Partner jeden Einzelprozess und deren interagierendes Zusammenwirken in der Prozesskette.
Zu den Methoden- und Technologiepartnern gehörten neben der MAGMA die Institute für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) sowie Füge- und Schweißtechnik (IFS) der TU Braunschweig, die Bühler Druckgießsysteme, Chem-Trend und Trimet Aluminium. Für die Anwenderseite waren die Gießereien G.A. Röders, Martinrea Honsel und KSM Castings beteiligt.
MAGMAs Beitrag zu ProGRess bezog sich auf die Prozessoptimierung im Druckguss auf der Basis der Simulation. Erzielt wurden Einsparpotenziale um bis zu 20% durch einen geringeren Material- und Energieeinsatz sowie einen erhöhten Nutzungsgrad der Druckgussmaschine.
Der Aluminiumdruckguss ist im Automobilland Deutschland genauso wichtig wie energieintensiv. Mehr als 432.000 Tonnen fertig bearbeitete Aluteile stellen die Unternehmen im Druckguss in Deutschland pro Jahr her. Jede Tonne kostet in der Gießerei 2.000 bis 13.000 kWh Energie.
Die meiste Energie fließt in das Erwärmen und Schmelzen des Aluminiums, in den Betrieb der Druckgussmaschinen mit ihren Peripheriegeräten und in die Formtemperierung. Ein Großteil dieser Energie geht über Wärme verloren, was Kosten und Umweltbelastungen verursacht.
ProGRess beschäftigte sich mit allen Aspekten, mit denen sich die Material- und Energieeffizienz der Aluminiumdruckguss-Prozesskette steigern lässt. Das betraf sowohl die direkte Reduzierung des Energieverbrauchs als auch Methoden, um den Aluminiumeinsatz zu verringern. Bis zu 70 % des Aluminiums, das am Anfang des Fertigungsprozesses aufgeschmolzen wird, endet als Ausschuss oder überflüssig vergossenes Material und muss durch erneutes, energieintensives Aufschmelzen in die Fertigung zurückgeschleust werden. Kann der Werkstoffeinsatz nach dem erfolgreichen ProGRess-Projekt reduziert werden, spart das Energie direkt in der Gießerei und beim energieintensiven Abbau und Veredeln des Rohstoffes Bauxit, weil weniger Aluminium benötigt wird.
Bei einer typischen Druckgießerei mit 15 Maschinen, die 4400 Tonnen Aluminiumguss liefert, beträgt der jährliche Energiebedarf 11,1 Mio. kWh (Strom, Gas). Das bedeutet bei den aktuellen Energiepreisen Kosten in Höhe von 1,32 Mio. Euro. Eine Reduzierung des Energiebedarfs um 15 Prozent, wie dies mit den von ProGRess entwickelten Konzepten jetzt möglich ist, zahlt sich in einer Ersparnis von 198.000 Euro aus – oder in Energie ausgedrückt: Man spart den Energiebedarf von 180 Audi A4 ein (118 kW), die pro Jahr 30.000 km fahren. Dies zahlt sich nicht nur für die Gießerei aus, sondern auch für die Umwelt, die mit entsprechend weniger Emissionen belastet wird.
MAGMA entwickelte im Rahmen des ProGRess-Projektes Konzepte, wie mit der Gießprozess-Simulation das Prozesskettenglied Druckguss optimiert werden kann. An mehreren konkreten Beispielen zeigte man, wie sich Taktzeit und der Anteil des Aluminium-Kreislaufmaterials reduzieren lassen. Dazu testeten die Experten verschiedene Varianten mit unterschiedlichen Gießlaufvolumina und Werkzeugtemperierungen virtuell mit der Simulationssoftware durch. In den besten Prozessvarianten waren weniger Wasser zur Kühlung notwendig, die Öltemperaturen des Trennmittels konnten gesenkt und das eingesetzte Aluminiumvolumen verringert werden.
