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ProGRess — Effiziente Prozessketten beim Aluminiumdruckguss

Verbundprojektkoordinator
  • TU Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF)
    apl. Prof. Dr. Christoph Herrmann
    0531 391-7149
    0531 391-5842
  • MAGMA Gießereitechnologie GmbH, Aachen
    Dr. Götz Hartmann
    0241 8890120
    0241 8890160
Projektpartner
  • Bühler Druckgiessysteme GmbH, Frankfurt
  • Chem-Trend GmbH, Norderstedt
  • G.A. Röders GmbH & Co. KG, Soltau
  • KSM Castings GmbH, Hildesheim
  • Martinrea Honsel Germany GmbH, Meschede
  • TRIMET ALUMINIUM AG, Harzgerode
  • TU Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik (IFS), Braunschweig
Projektwebsite
www.progress-aluminium.de

Kurzer Prozess für mehr Effizienz… durch ganzheitliche Optimierung.

Aluminiumdruckguss zählt zu den energieintensiven Prozessen der Metallverarbeitung. In Deutschland werden jährlich mehr als 400.300 Tonnen Bauteile aus Aluminiumdruckguss hergestellt. Bei einem Gesamtenergiebedarf von zwei bis vier Kilowattstunden pro Kilogramm bedeutet dies gießereiintern circa eine Million Tonnen Kohlendioxid-Äquivalente. Im Druckgussprozess werden etwa 50 Prozent des Gesamtenergiebedarfs zum Erwärmen und Schmelzen des Aluminiums verwendet, die andere Hälfte wird für den Betrieb der Druckgießmaschinen mit den Peripheriegeräten und für die Formtemperierung benötigt. Im Projekt ProGRess soll durch eine Optimierung dieser Prozesskette die Energieeffizienz um bis zu 15 Prozent erhöht werden. Zum einen werden die einzelnen Teilprozesse Schmelze, Druckguss, Wärmebehandlung und Zerspanung untersucht und technologisch optimiert. Zum anderen werden die Energie- und Stoffströme sowohl auf der Ebene der Teilprozesse als auch auf der Ebene der Prozesskette durch simulationsbasierte Untersuchungen einer prozesskettenübergreifenden Optimierung zugänglich gemacht. Drei unterschiedliche Anwenderunternehmen setzen die Ergebnisse und Maßnahmen um, die sich branchenübergreifend auf andere rohstoffintensive Prozessketten übertragen lassen.

Lösungen

  • ProGRess, Ergebnis November 2012

    Der Aluminiumdruckguss zählt zu den energieintensiven Industrien. Die in ProGRess entwickelte Methodik ermöglicht eine Senkung des Verbrauchs um 15 Prozent – und das bei gleichbleibender Bauteilqualität. Das Forscherteam hat Simulationsmodelle entwickelt, die eine ganzheitliche Bewertung über die gesamte Wertschöpfungskette des Aluminiumdruckgusses ermöglichen. Darauf aufbauend erfolgt eine Optimierung der Fertigungstechnologien sowie der Produkt-, Prozess- und Prozesskettengestaltung.

    apl. Prof. Dr. Christoph Herrmann TU Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) Tel.: 0531 391-7149 c.herrmann@tu-bs.de Dr. Götz Hartmann MAGMA Gießereitechnologie GmbH, Aachen Tel.: 0241 8890120 g.hartmann@magmasoft.de
    application/pdf iconprogress.pdf
  • Energieorientierte Prozesskettensimulation im Aluminiumdruckguss

    Mit einem modularen Simulationsinstrument ist es möglich, dynamische Effekte von
    prozess- und prozesskettenbezogenen Effizienzmaßnahmen hinsichtlich
    verschiedener Zielkriterien (z.B. Energieverbrauch, Energiekosten auf Basis
    realer Vertragsmodelle, Produktionsleistung) zu bewerten. Das resultierende Energie- und Ressourceneinsparpotenzial kann so quantifiziert und die Auswahl effektiver Effizienzmaßnahmen unterstützt werden.

    Energieintensive Prozessketten des Aluminiumdruckgusses können damit
    sehr gut abgebildet werden. Der modulare Aufbau des Tools erlaubt eine breite
    Übertragbarkeit; es konnte auch schon in verschiedenen anderen Branchen (z.B.
    Textilindustrie, Elektronikindustrie, Maschinenbau) erfolgreich angewandt
    werden.

    PD Dr. Christoph Herrmann, TU Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF), Telefon 0531 391-7149, Fax: 0531 391-5842, c.herrmann@tu-bs.de; Sebastian Thiede, TU Braunschweig, IWF, Telefon 0531 391-7152, Fax: 0531 391-5842, s.thiede@tu-bs.de
    Thiede, S.; Herrmann, C., State of Research and an innovative Approach for simulating Energy Flows of Manufacturing Systems, In: Glocalized Solutions for Sustainability in Manufacturing, Springer 2011
    Herrmann, C., Heinemann, T., Thiede, S., Synergies from Process and Energy Oriented Process Chain Simulation – A Case Study from the Aluminium Die Casting Industry, In: Glocalized Solutions for Sustainability in Manufacturing, Springer 2011
  • Prozess- und Prozesskettenoptimierung nicht nur im Aluminiumdruckguss

    Das Projekt ProGRess hat sich zum Ziel gesetzt, bei der energieintensiven Herstellung von Aluminiumdruckguss-Bauteilen Einsparpotenziale von bis zu 15 Prozent zu erzielen. Die Prozesskette
    Aluminiumdruckguss wurde in ihren einzelnen Teilprozessen betrachtet und optimiert – bei definierter, gleichbleibender Qualität der Endprodukte. Neben der Ableitung und Ausarbeitung konkreter Maßnahmen stand die ganzheitliche Analyse und Bewertung der ökonomischen und ökologischen Auswirkungen der Einzelprozesse entlang der Prozesskette im Fokus. Das Projekt gliederte sich in die Arbeitspakete Potenzialanalyse, Legierungs- und Metallmanagement, Verbesserung von Einzelprozessen, Simulation von Gießprozessen, Wärmebehandlung und Prozesskette, sowie Ableitung von Handlungsfeldern und Maßnahmen. Es wurden innovative Methoden, Werkzeuge und Technologien entwickelt, so in den Bereichen Guss- und Sprühprozessauslegung, Maschinengestaltung und -dimensionierung,sowie in der Energie-und Materialflusssimulation. Eine Übertragung der Prozess-
    und Prozesskettenoptimierung auf andere energie- und rohstoffintensive Industrien ist möglich.

    apl. Prof. Dr. Christoph Herrmann TU Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) Tel.: 0531 391-7149 Fax: 0531 391-5842 c.herrmann@tu-bs.de
    application/pdf iconProGRess Projektsteiten_final.pdf