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ERProFit - Energie- und Ressourceneffiziente Produktion - Sauerstoffarmes Schmieden durch Retrofit bestehender Schmiedeanlagen

Status laufend
Ziele

1. Reduzierung der Zunderbildung im Schmiedeprozess
Bei der Warmmassivumformung von Stahlwerkstoffen entsteht durch die Oxidation der Stahloberfläche eine ausgeprägte Zunderbildung, welche zu einem signifikanten Materialverlust (ca. 2 % bis 3 % des Massenanteils) führt. Nicht nutzbare Massenanteile müssen dennoch Kosten- und Energieintensiv hergestellt werden und erzeugen logistischen Aufwand. Weiterhin führt Zunder in der Wirkzone zwischen Werkzeug und Rohteil, aufgrund seiner hohen Härte von bis zu 1000 HV, zu erhöhtem Werkzeugverschleiß. Daher wird in der Warmmassivumformung häufig ein Prozessschritt zur Zunderentfernung (z. B. eine Anstauchoperation oder den Einsatz einer Wasserlanze) durchgeführt.

In diesem Projekt soll untersucht werden, inwiefern das Entstehen der Zunderschicht verringert oder sogar gänzlich verhindert werden kann, in dem der Schmiedeprozess in einer sauerstoffarmen bzw. –freien Atmosphäre stattfindet. Hierdurch ließe sich der Primärmaterialbedarf herabsetzen und weiterhin die Materialtransportwege und der Prozessablauf, durch Wegfall des Entzunderungsschrittes, effizienter gestalten. Die beim Schmieden in sauerstoffarmer Atmosphäre zu erwartenden höheren Werkzeugstandmengen und qualitativ hochwertigeren Werkstückoberflächen (Reduzierung des Nachbearbeitungsaufwands der geschmiedeten Bauteile) bieten weiteres Kosteneinsparungspotential.

2. Verringerung des CO2 Ausstoßes
Im Hinblick auf die aktuellen Erkenntnisse zum Klimawandel nehmen Ressourceneffizienz und Reduktion des CO2 - Ausstoßes sowohl politisch als auch gesellschaftlich einen immer höheren Stellenwert ein. Vor diesem Hintergrund wurde von der EU Kommission die Vision der klimaneutralen Wirtschaft bis zum Jahr 2050 ausgerufen. Ein wesentlicher Teil der anfallenden Treibhausgase entsteht durch das produzierende Gewerbe. So fallen bei der Produktion von Konstruktionswerkstoffen, oder der Weiterverarbeitung dieser, große Mengen an CO2 an. Weitere Einsparpotentiale liegen in der Reduktion der eingesetzten Ressourcen (es soll nur das hergestellt werden was auch verbraucht wird).
Die CO2 – Einsparungen, die ein zunderfreies Schmiedebauteil entlang der gesamten Produktionskette bietet, sind enorm. Alleine durch die Erhöhung der Bauteilqualität, und des damit verbundenen, verringerten Nachbearbeitungsaufwands, und dem nicht benötigten Entzunderungsschritt vor der eigentlichen Umformung, wird der gesamte Fertigungsprozess verkürzt, wodurch Maschinenzeiten verringert werden. Da während der Rohteilerwärmung kein Material (durch Verzunderung) unbrauchbar wird, müssen die umformenden Unternehmen effektiv weniger Stahl erwärmen, und die stahlproduzierenden Unternehmen weniger Rohmaterial herstellen. Auch der Rohmaterialtransport wird effizienter, da nur das Material transportiert wird, welches auch wirklich umgeformt wird. Hieraus ergeben sich sehr hohe CO2 - Einsparpotentiale. Die effizientere Nutzung des Rohmaterials führt weiterhin dazu, dass die stahlproduzierenden Unternehmen weniger Bedarf an natürlichen Ressourcen haben und somit ein ressourcenschonender Umgang gefördert wird.
Um das Schmieden in sauerstoffarmer Umgebung zu ermöglichen, sollen industrielle Abgase verwendet werden. So können diese, bevor sie emittiert werden, wiederverwertet und noch einmal produktiv genutzt werden.


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