Das Thema Nachhaltigkeit gehen Gießereien mit Aluminiumdruckguss weltweit unterschiedlich an. Für manche bedeutet es Umweltbewusstsein und geringere Auswirkungen auf die Umwelt. Anderen geht es um die langfristige Rentabilität – Kostenminimierung, Ressourcenoptimierung und ein sicheres, effizientes Arbeitsumfeld, das die langfristige Mitarbeiterbindung fördert. Für die meisten ist es eine Kombination beider Aspekte.
Nachhaltigkeit bedeutet, sowohl umweltbewusster als auch schlanker zu sein. Was auch immer Nachhaltigkeit für Sie bedeutet, Ihre Ziele erreichen Sie mit den richtigen Lösungen für Schmelz- und Dosieröfen – und ihrer richtigen Anwendung.
Lesen Sie bitte in diesem Sinne weiter und laden Sie unseren unten aufgeführten Guide herunter. Er analysiert umfassend die vier beachtenswerten Bereiche.
Aluminium ist praktisch zu 100 % recycelbar. Laut Schätzungen sind heute noch fast 75 % alles jemals produzierten Aluminiums im Umlauf. Für die Nachhaltigkeit ist dies ein klarer Vorteil und einer der Hauptgründe für den sprunghaften Anstieg der Nachfrage nach Aluminiumgussteilen.
Um die beeindruckenden Eigenschaften von Aluminium optimal zu nutzen:
Das Inhouse Recycling bietet mehrere wichtige Vorteile. Das Recyceln bereits angefallener Späne und Rückläufer, zum Beispiel als Nebenprodukt der End- und Nachbearbeitung von Gussteilen, senkt den Bedarf an neuem Masselmaterial oder Masselstapeln und nutzt stattdessen eine wertvolle gegebene Ressource besser. Neben den positiven Umweltauswirkungen durch Wiederverwendung gegebenen Metalls bietet dieser Ansatz auch deutliche Kostenvorteile, insbesondere wenn spezielle (und daher teurere) Legierungen verarbeitet werden.
Auch lassen sich bestimmte Prozesse eliminieren. So kann zum Beispiel die Zwischenlagerung von Spänen entfallen (oder zumindest minimiert werden). Ebenso entfällt der Verkauf der Späne. Sobald das Spänerecyceln in den Produktionsablauf integriert ist, kann sogar kostengünstiges, von externen Lieferanten bezogenes Recyclingmaterial verarbeitet werden.
Inhouse Recycling erfordert jedoch die richtige Ausrüstung. CombiMelter sind die ideale Lösung. Sie sind speziell auf das Schmelzen von Aluminium-Masseln und Spänen sowie von Rückläufern wie Angussteile und -klappen, oder auch auf eine Kombinationen dieser ausgelegt. Das spezielle Schachtdesign kombiniert Vorwären, Erwären und Schmelzen in einer Einheit. Dabei wird die Abgaswärme der Ofenkammer zum Vorwärmen des Beschickungsmateriales im Schacht genutzt. Selbst beim kombinierten Schmelzen mit Einsatz der Spänetasche ist damit sichergestellt, dass der Energieverbrauch minimiert wird.
Die benötigte Legierung kann auch auf relativ engem Raum mit einem Schmelzaggregat hergestellt werden. Die optimierte Geometrie der Warmhaltekammer ermöglicht einerseits das Schmelzen von Masseln, Rückläufern und Spänen und die erforderlichen Schmelztemperaturen andererseits.
In den Schmelzöfen des Typs CombiMelter von StrikoWestofen werden eine Pumpe und ein Vortexsystem eingesetzt, mit denen die Späne unter die Metallbadoberfläche gezogen werden. Dort wird es unter Luftabschluss geschmolzen und somit Oxidation und Metallverlust verhindert. Das Verfahren ist mit dem Tauchschmelzen vergleichbar.
Dabei führt das Zirkulieren des Metalls mittels einer Spezialpumpe zu einem thermisch wie chemisch homogenen Metallbad. Die kontinuierliche Umwälzung geht mit gleichmäßiger Wärmeverteilung einher. Die Qualitätskriterien werden optimiert, der Energieverbrauch minimiert.
Durch Anpassen der Metallfördermenge kann das System auf die Spänequalität und die erforderliche Schmelzrate eingestellt werden. Dies fördert zusätzlich nachhaltige, effiziente und kostengünstige Produktionsabläufe.
Zwar ist Aluminium sehr gut recycelbar, aber es ist auch anfällig für Oxidation. In der Tat oxidieren Aluminium und Aluminiumlegierungen im Vergleich zu anderen Metallen sowohl im festen als auch im geschmolzenen Zustand relativ schnell. Zudem nimmt die die Oxidationsrate mit der Temperatur deutlich zu. Geschmolzenes Aluminium ist also besonders anfällig dafür.
Für Gießereien, die ihre Nachhaltigkeit verbessern wollen, ist die durch Aluminiumoxidation entstandene Krätze eine Herausforderung. Untersuchungen haben ergeben, dass jährlich etwa 3 Millionen Tonnen Krätze erzeugt werden. Etwas mehr als die Hälfte landet direkt auf der Deponie. Der Rest wird recycelt. Aber auch das Recyceln von Krätze ist problematisch.
Heiße Krätze verliert pro Minute etwa 1 % des darin enthaltenen metallischen Aluminiums. Dies ist ein echtes Problem für die Metallrückgewinnung insbesondere dann, wenn das Material zu externen Aufbereitungsstandorten transportiert werden muss. Auch die Verarbeitung von Krätze zur Metallrückgewinnung ist energieintensiv.
Neben der Rohmaterialverschwendung bedeutet das Nichtverhindern übermäßiger Oxidation und/oder von Oxiden in die Schmelze auch:
All diese Szenarien wirken sich negativ auf die Kosten aus, verbrauchen unnötig Ressourcen, erzeugen Abfall und/oder führen zu einem Anstieg des Energieverbrauchs. Zum Beispiel ist im Falle erhöhter Ausschussraten der Energiebedarf für das Gießen neuer Gussteile (zum Ersetzen des Ausschusses) erheblich.
Lösungen zur Minimierung von Oxidation und Krätzebildung in sämtlichen Phasen der Schmelz- und Dosierprozesse verbessern daher vorteilhaft die Nachhaltigkeit. Lesen Sie bitte unseren speziellen Leitfaden zur Minimierung von Metallverlust durch Oxidation.
Mit einem Energieverbrauch von nur 489 kWh pro Tonne ist der StrikoMelter PurEfficiency° einer der energieeffizientesten Aluminiumschmelzöfen auf dem Markt.
Neben der ständigen Einwirkung extremer Temperaturen kann auch die wiederholte Einwirkung von Krätze zu Schäden an der Feuerfest-Auskleidung führen. Auch müssen die Auskleidungen von Schachtschmelzöfen gegen mögliche Stoßschäden durch das zugeführte Material beständig sein. Mit aus hochwertigstem Materialien und mit neuesten Techniken gefertigten Auskleidungen wird daher immer ein größerer ROI erreicht.
Die typische Lebensdauer von Auskleidungen hängt von den spezifischen Gießerei- und Einsatzbedingungen ab. Doch sollte zum Beispiel eine Dosierofenauskleidung so lange halten wie der Ofen selbst. Dies setzt aber voraus, dass die Materialien hochwertig und gegen mechanischen Abrieb beständig sind, die neuesten asbest- und keramikfaserfreien Isoliertechniken verwendet werden sowie die Anlage richtig gereinigt und gewartet wird.
Obwohl Feuerfest-Auskleidungen anderer Anbieter sehr ähnlich erscheinen mögen, kann der Verlust der einzigartigen Konstruktionsmerkmale des Erstausrüsters bedeuten, dass sich schlechtere Passformen leistungsmindernd auswirkt. Dies betrifft insbesondere die Nachhaltigkeit und die Energieeffizienz. Schlecht installierte Feuerfestauskleidungen können den Gesamtenergieverbrauch um bis zu 30 % erhöhen.
StrikoWestofen bietet umfassenden Serrvice für die Neuauskleidung von Schmelz- und Dosieröfen an, zu denen jeweils auch die abschließende Leistungsvalidierung gehört. Weitere Informationen finden Sie auf unseren Seiten zur Ofenwartung.
Richtig betriebene und gepflegte Schmelz- oder Dosieröfen können über 20 Jahre genutzt werden. Das ist für die Nachhaltigkeit großartig. In vielen Fällen werden Öfen jedoch schon vor dieser Zeit ersetzt. Grund dafür ist die Fehlannahme, dass optimale Leistungen (Energieverbrauch, Metallausbeute und weitere) nur mit neuen Öfen zu erreichen sind.
Software-Upgrades sowie viele neue nachrüstbare, speziell zur Leistungssteigerung entwickelte Lösungen, ermöglichen das Modernisieren von Bestandsanlagen, die dann so gut wie neu oder gar besser arbeiten. Insbesondere sind sensorbasierte Lösungen für das Überwachen, Scannen und Automatisieren zum Optimieren wichtiger Prozesse beachtenswert. (Weitere Informationen zur Automatisierung bietet der Abschnitt 4 dieses Handbuchs.) Gleichfalls von Interesse sind Möglichkeiten zum Senken des Wartungsbedarfs oder des mechanischen Verschleißes von Teilen.
– Produktionsleiter eines tschechischen Erstausrüsterkunden
Denn Einfachheit ist nicht zu unterschätzen. Bedienerfreundliche Anlagen sind ein wichtiges Element des Nachhaltigkeitskonzepts, denn sie setzen Zeit für Produktivitätssteigerungen frei. Die beste Wahl sind selbstüberwachende Schmelz- und Dosieröfen, die Bediener schnell alarmieren und auf zu behebende Probleme hinweisen. Auch zu empfehlen sind Öfen mit minimiertem Reinigungs- und Wartungsaufwand, in denen die regelmäßig zu reinigenden und zu ersetzenden Teile leicht erreichbar verbaut sind. Das spart dem Personal nicht nur Zeit, sondern reduziert Anlagenstillstand.
Natürlich gibt es keinen Ofen, der frei von jeglichem Bedarf an Reinigung und Wartung wäre. Daher ist ein gutes Verständnis der Optimierungsprozesse der Anlagenleistung – insbesondere im Hinblick auf die Energieeffizienz – unerlässlich.
Für einen genaueren Blick auf diesen wichtigen Bereich lesen Sie bitte unser spezielles Handbuch.
Es lohnt sich auch, digitale Lösungen zu erkunden, die Gießereiteams das Überwachen und Verwalten von Schlüsselprozessen erleichtern. Zum Beispiel ist es für die Bediener einfacher, auf wichtige Beschickungsdaten in Echtzeit zuzugreifen, diese zu interpretieren und auf sie zu reagieren. Der Monitizer | Refill Monitor von StrikoWestofen stellt sicher, dass Dosier- und Schöpföfen immer ausreichend mit geschmolzenem Metall beschickt sind und immer mit voller Kapazität arbeiten. Neben der Optimierung des Energieverbrauchs, der Minimierung von Ausfallzeiten und der Vermeidung von Metallverschwendung werden auch unnötige Beschickungsfahrten vermieden.
Richtig eingeführte Automatisierung hat erstaunliche Auswirkungen auf die Prozesseffizienz. Sie muss gar nicht komplex sein. Bereits kleine Lösungen bieten oft integrierte Steuersystem für Schmelzöfen – mit großer Wirkung.
Ein gutes Beispiel ist die automatisierte Pressrestkorrektur für Dosieröfen. Diese Funktion verbessert die Dosiergenauigkeit und reduziert die Toleranzabweichungen. Sie überwacht den Druckgussprozess kontinuierlich und stellt sicher, dass das Dosiergewicht automatisch auf den Zyklus optimiert wird. Die dadurch verbesserte Dosiergenauigkeit senkt die Ausschussrate und vermeidet somit unnötiges Kreislaufmaterial.
Für Nachhaltigkeit ist natürlich Automatisierung, die den Energieverbrauch optimiert, ein wichtiger Bereich. So lassen sich zum Beispiel mit Schachtfüllstandslasern Beschickungszyklen automatisieren, um sicherzustellen, dass der Schmelzofenschacht jederzeit effizient beschickt und die Wärmerückgewinnung optimal ist. Dies verbessert die Schmelzeffizienz und kann den Gasverbrauch um bis zu 10 % senken.
Teillastbetrieb kann nachteiligen Anstieg des Energieverbrauchs durch kurze Stopp/Start-Schmelzzyklen zur Folge haben. Die Teillast-Effizienzsteuerung von StrikoWestofen geht dieses Problem an. Sie passt den Schmelzprozess automatisch an die jeweilige Ofenbeschickung an und schaltet energieeffizient zwischen dem Modus Schmelzen und dem Modus Halten. Dadurch lässt sich der Energieverbrauch in Zeiten geringer Auslastung um bis zu 20 % senken.
