zukünftigen Genera tionen, die Ressourcen - schonung und eine nachhaltige Entwicklung im Vordergrund stehen. Dies kann durch eine ge steigerte Effi zienz, eine konsequente Ab fall - ver meidung, aber auch durch eine verstärkte Ver wer tung erreicht werden. Im Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG) ist die Schonung der natürlichen Ressourcen als Gesetzeszweck festgelegt. Zur Ver wirklichung dieser Vorgabe gibt das KrW- /AbfG die grundsätzliche Hierarchie der Ab - fall ver meidung, insbesondere durch die Ver - min de rung ihrer Menge und Schäd lichkeit, vor der Ver wertung und der Beseitigung vor. Die novellierte Abfall rahmen richtlinie wird mit einer 5-stufigen Abfallhierarchie den Be reich der Ab fall vermeidung – als oberstes Ziel der Ab fall po li tik – noch verstärken. Auch die weiteren Hie rar chiestufen – „Vorbereitung zur Wieder ver wen dung“ und „Recycling“ – machen die Aus rich tung auf den Ressourcen - schutz deutlich, auf den die Abfallbewirt - schaftung der Europäischen Union in den nächsten Jahren ausgerichtet wird. Die Be deutung von Res sour cen schonung hat auch die Bundes - regierung durch ihre Nach hal tig keits stra tegie (2002) herausgestellt. So sollen bis 2020 die Energie- und Rohstoff pro duk ti vität gegenüber dem Bezugsjahr 1990 verdoppelt werden. Dieser Aufgabe stellt sich auch die Abfallwirtschaft, durch eine Weiterentwick - lung zur Ressourcenwirtschaft. Abgestimmtes Vorgehen Die häufig geführte Diskussion, ob Abfall - ver mei dung noch im Wirkungsbereich der Ab - fall wirtschaft liegt, kann eigentlich nur mit einem ein deutigen „ja auch“ beantwortet werden. Na tür lich fängt Abfallvermeidung bei der Pro dukt kon zeption an, noch bevor überhaupt der erste Ab fall erzeugt wurde, zieht sich aber dann auch in den eigentlichen Produktions pro - zess, bis hin zur endgültigen Ent sor gung. Ab - fall ist leicht quan tifizierbar und kann deshalb in einer Pro duk tionskette gut als Indika tor für eine hohe Roh stoffproduktivität und ein nachhaltiges Pro duktionskonzept herangezogen werden. Durch die Vermeidung von Ab fällen entsteht des Wei te ren ein erheblicher Rück - kopp lungseffekt auf Klima-, Energie-, Ma te - rial- und somit Ressour cen schonung. Vor diesem Hintergrund stehen die nachfolgenden Betrachtungen zur Materi al re duzierung in der Produktionskette bei der Mas sivumformung. Der Auftrag aus dem nordrheinwestfälischen Um welt ministerium (MUNLV) an das Lan des - amt für Natur, Umwelt und Ver braucher schutz (LANUV) wurde unter Begleitung eines Arbeitkreises bestehend aus Vertretern des Ministeriums für Umwelt und Na tur schutz, Landwirtschaft und Ver brau cher schutz NRW (MUNLV) des Industrie ver bands Massiv - umformung e. V., der Effizienz-Agentur NRW, drei NRW-Umformunter nehmen, der Fach hochschule Südwestfalen, Iser lohn, Labor für Massivumformung (LFM) und des Lan des - amtes für Natur, Umwelt und Ver brau cher - schutz NRW (LANUV) durchgeführt. Materialüberschuss bei der Massivum for - mung – Projekthintergrund Grundlagen Die Branche der Massivumformung umfasst ca. 120 meist mittelständische Unte r nehmen. 90 % der Betriebe betreiben eine Warmum for - Spektrum mung. Herstellungsschwerpunkt sind massiv - um ge formte Stückgüter, zu einem Großteil für die Automotive-Industrie. Jähr lich verarbeitet die se Branche ca. 2340000 Tonnen Stahl (Ta - belle 1). Fertigungsbedingt sind bis zu 40 % (bezogen auf die Einsatz masse) produktionsbedingter Material über schuss, der er zeugt, er - wärmt, mit durch den Um for mungs prozess ge - führt und schließ lich rückgeführt wird, ohne am Ende direkt in einem Produkt zu münden. Hier für müssen somit erhebliche Material- und Ener gie re ssour cen aufgewendet werden, die wäh rend des Herstellungs pro zesses „verloren“ ge hen. Die se Auf wendungen können teilweise durch den Rück kop p lungs effekt einer effizienteren, auf Ab fallvermeidung ausgerichteten, Pro duktions kette verringert werden. Ziel der Studie war es, anhand der Prozesskette (Bil d 1) Bereiche mit prinzipiellem Material-Ein - sparpotenzial in der Warmmas siv um for mung zu identifizieren und nach Ver meidungs an - sätzen zu suchen. Der gemischt zusammengesetzte Arbeitskreis sichert, dass die Aspekte der Abfallwirtschaft, des „Pro duktions integrierten Um weltschutzes“ (PIUS) sowie der Pro - duktion, die ressourcenrelevante Ver besserung von Ver fah rens ab läufen er kannt werden. Schmiede-Journal September 2009 55 Situation in Deutschland Umformtonnage1 2.340.00 to/a Erwärmungsenergie2 1.337 GWh/a Erwärmungskosten3 134.000.000 EUR/a Primärenergiebedarf Umformung4 2.732 kWh/to CO2 Emissionen Erwärmung für Umformung5 796.937 to CO2 /a 1) IMU Produktionsstatistik 2007, Gesenkschmiedemetalle, Freiformschmiedestücke und Rohrleitungsformstücke aus Stahl. 2) bei 400 kWh/to; Gratanteil 30 %. 3) bei 10 ct/kWh. 4) Erwärmen + Umformen + Wärmebehandlung. 5) Es wird unterstellt, dass die benötigte Erwärmungsenergie zu 100 % durch Strom bereitgestellt wird, CO2-Emissionen = 596 g/kWh, deutscher Strommix 2006, Quelle Umweltbundesamt. Einfluss- Anteil Einspar- Mögliche Allge- Bauteil- Bemerkungen größe (bezügl. potenzial Maßnahmen mein- spezi- Einsatz- (Ziel) gültig fisch masse) Vormaterialtoleranz ±1,86% 1,5% • Toleranz einschränken X (Querschnitt) Schertoleranz ± 0,52% (Abschnittlänge) Scherverluste 1,5 - 7,0% 2,0% • Angepasste X (Stangenlänge) Vormateriallängen • Abschnittsabmessungen anpassen (Querschnitt und Länge, bei senkrecht geschmiedeten Abschnitten) •Restabschnitte optimieren Abbrand/Verzunde- 1,0 - 2,2% 1,0 % • Sauerstoffzufuhr reduzieren X HTS Technologie rung als Folge der • Erwärmungszeit minimieren für ferromagne- Warmumformung • Erwärmung mit anderer tisches Material Technologie (HTS) noch nicht getestet Materialüberschuss 0 - 7,8% 4,0% • Optimierung von Greif- X zur Sicherung der (in Einzelfällen) vorrichtungen Transportfunktion Gratanteil als Folge 6,3 - 38% 8,0% • Einsatz von Massenvor- X Bauteilspezifische der Stadiengang- verteilungsverfahren Optimierungsauslegung • Optimierung der Abstim- maßnahmen mung zwischen notwending - Bauteilgeometrie - Umformverfahren - Werkzeuggeometrie - Halbzeug Materialüberschuss 1,5 - 2,9% – Einsparpotenzial zur Kompensation wird hier nicht des Werkzeugver- gesehen, da der schleiß Werkzeugverschleiß bis zur Ausnutzung der zulässigen Bauteiltoleranz als i. O. anzusehen ist Materialüberschuss ca. 3% 1,5% • Einlegehilfen, z. B. mittels X zur Kompensation Bildverarbeitung der Einlagetoleranz Ausschuss als 1,0 - 2,5% 1,0% • Prozessoptimierung X Folge von Prozessinstabilitäten Tabelle 1: Material- und Energieverbrauch. Quelle: LFM Tabelle 2: Ergebnisse der Potenzialabschätzung pro Arbeitsschritt in der Warmmassivumformung.
2009-09-Schmiede-Journal
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