Energetisches Einsparpotential bei der Zerspanung optimierter Schmiedeteile

von Hubert Hunscheidt

Die CNC-Zerspanung zählt zu den besonders energieintensiven Fertigungsverfahren in der Metallindustrie. Nach einer Untersuchung des Industrieverbandes Massivumformung e.V. (IMU) lässt sich durch den Einsatz optimierter Schmiedestücke bei der Zerspanung nicht nur Zeit, sondern auch Energie einsparen.

Energiesparen in der Metallindustrie durch Umformtechnik

Schmiedeteile kommen immer dann zum Einsatz, wenn die Bauteile extremen Belastungen ausgesetzt sind oder der Einsatzbereich höchste Anforderungen an sie stellt. Wie in früheren Beiträgen dargestellt wurde, lässt sich am Schmiedeprozess physikalisch keinerlei Energie einsparen; lediglich die Abwärme kann genutzt werden, z.B. zum Heizen oder für spezielle Methoden der Warmbehandlung (Glühverfahren). Mittels Stoffflusssimulation lässt sich jedoch zum einen der Materialeinsatz beim Schmieden optimieren, bis hin zu gratlosem Schmieden, und zum anderen die Materialmenge bei der Zerspanung reduzieren

Der Industrieverband Massivumformung e.V (IMU). Der Industrieverband Massivumformung e.V. (IMU) hatte bereits im Jahre 2017 eine Auswertung (PDF) durchgeführt, wie sich der Energieeinsatz pro Tonnage produzierter Teile in der deutschen Metallindustrie aufteilt. Dabei zeigte sich, dass es von Vorteil sein kann, wenn der Materialverbrauch durch Schmieden, Gießen, oder Sintern optimiert wird, damit bei der anschließenden Zerspanung weniger Material abgetragen werden muss. Besonders deutlich fällt das Optimierungspotential durch das Gesenkschmieden auf (siehe Markierungen im anhängigen Säulendiagramm).

Mittels Computersimulation können die Konturen der Schmiedeteile soweit optimiert werden, dass der Materialabtrag bei der späteren CNC-Zerspanung minimiert wird. Dies spart sowohl Rohmaterialeinsatz, als auch Bearbeitungszeit und damit Kosten und Energie.

Diese Simulationen können soweit ausgedehnt werden, dass ganze Baugruppen als ein einziges Bauteil geschmiedet werden können.

Bei der genannten Auswertung des IMU hat auch die KB Schmiedetechnik GmbH mitgewirkt: "Seit 20 Jahren unterstützen wir unsere Kunden bei der Optimierung von Schmiedeteilen mittels Stoffflusssimulation und beraten bei der Migration von Baugruppen wie Schweißbaugruppen oder auch Gussteilen hin zu Schmiedeteilen, um so Energie und Kosten einzusparen."

Beispiele für Gesenkschmiedeteile, die sich besonders gut zur Optimierung eignen

Alle Schmiedeteile nach Druckgeräterichtlinie (DGRL), wie geschmiedete Ventilkomponenten, Rohrleitungsteile, Teile für Druckkessel wie geschmiedete Auslassventile/ Sicherheitsventile, Rohrverbindungen wie geschmiedete Stahlnippel aus Edelstahl, gesenkgeschmiedete Düsenköpfe, geschmiedete Schweißflansche und diverse Schmiedeformstücke wie T-Stücke mit Außengewinde oder Hosenrohre/ Kniestücke mit Schweißfasen.

Des weiteren korrosionsbeständige Schmiedeteile für Schiffe und Boote, gesenkgeschmiedete Kettenglieder und Kettenteile für unterschiedliche Einsatzgebiete einschließlich Offshore, Windkraftanlagen, Bohrinseln/ Bohrtechnik. Hierzu zählen ebenfalls Teile für Befestigungstechnik, Sicherheitstechnik, Maschinenbau, Sonderteile.

Ebenso relevant sind die Bereiche Hebetechnik, Verbindungstechnik, Ketten, Haken, Spannmittel, hierzu zählen besonders

  • Fördertechnik: Kettenelemente, Kettenglieder, Kettenteile, Ketten-Endglieder für Gabelstapler, Förderketten, Komponenten für Kettenförderer/ Trogförderketten, Zahnradrohlinge und Kettenräder für Förderketten, Gleisketten, Laufrollen, Mitnehmer
  • Hebemittel: Verbindungselemente, Befestigungsmittel/ Haken/ Spannpratzen, Hydraulik-Komponenten, Hebetechnik & Anschlagmittel, Hebezeug/Anschlagpunkte, Schekel/ Augenschrauben/ Spezialschrauben und Muttern, sowie geschmiedete Halterungen für unterschiedliche Einsatzbereiche
  • Beispielanwendungen: Flurfördermittel wie Gabelstapler, Raupenfahrzeuge und Landmaschinen, Förderanlagen, Werftbedarf, Schiffbau/ Bootsbau, Marinetechnik, Sondermaschinenbau, Infrastruktur/Bauindustrie

Quelle: Gesenkschmiede KB Schmiedetechnik GmbH / Grafiken: Industrieverband Massivumformung e.V. (IMU)

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