Erhöhung der Energieeffizienz in der Massivumformung (ENERMASS)

Problemstellung
Die Branche Massivumformung mit ihren ca. 120 meist mittelständischen Unternehmen (schwerpunktmäßig massivumgeformte Stückgüter für die Automotive-Industrie) verarbeitet jährlich große Stahlmengen, die während der Verarbeitung erwärmt werden. Somit werden für massiv umgeformte Teile hohe Energiemengen zum einen für die Stahlerzeugung (Energie ist dann im Vormaterial „gespeichert“) und zum anderen für die Erwärmung auf Umformtemperatur (ca. 1200 bis 1300 °C) benötigt. In diesem Projekt wurde die Effizienzsteigerung beider Bereiche (Materialeffizienz und Energieeffizienz) erfolgreich nachgewiesen.

Projektziel
Das Verbundprojekt hatte zum Ziel, die in der Herstellungskette „Warmmassivumformteil“ eingesetzte Energiemenge zu reduzieren. Die Wege zur Reduzierung des Energieeinsatzes sollen unter anderem anhand von Demonstratoren getestet und bewertet werden. Die Ergebnisse sollen in Form von Leitfäden dokumentiert werden (was kann erreicht werden, was muss dafür getan werden, wie muss es getan werden?).

Vorgehensweise
Im ersten Hauptarbeitspunkt wurde der Weg verfolgt, den Materialeinsatz zu reduzieren. Hierbei wurde zum einen das Materialaufmaß für einen Vorformprozess (Reckwalzen) reduziert und zum anderen ein Wärmebehandlungsprozess hinsichtlich Energieeinsatz und Erreichung mechanischer Eigenschaften optimiert. Eine Erhöhung der mechanischen Eigenschaften hat indirekt eine Materialeinsparung zur Folge, da Bauteile bei gleicher Belastung filigraner konstruiert werden können.
Im zweiten Hauptarbeitspunkt wurde der Energieeinsatz bei der Warmmassivumformung reduziert. Hierfür wird die folgende Unterteilung vorgenommen:
1. Erzeugung elektrischer Energie aus der Prozesswärme:
Die in den Bauteilen oder im Materialüberschuss (Grat) „gespeicherte“ Prozesswärme wurde gesammelt, weitergeleitet und in elektrischen Strom umgewandelt.
2. Reduzierung der eingesetzten Erwärmungsenergie:
Durch ein neuartiges, auf Supraleitern basierendes Erwärmungsverfahren (HTS) und durch die Optimierung der heute weit verbreiteten Induktiven Erwärmung wurde die notwendige Erwärmungsenergie verringert.
3. Energierückführung:
Hierbei wurde das Vormaterial durch Übertragung von Prozesswärme vorgewärmt, um dadurch die bereitzustellende Erwärmungsenergie einzusparen. Desweitern wurde die in heutigen Induktionsanlagen üblicherweise verwendeten Kühltemperaturen (ca. 30°C, Medium Wasser) deutlich erhöht, um die hier anfallenden Energiemengen für eine weitere Verwertung nutzen zu können.

Ergebnisse und Anwendungspotential
Für die Industriefirmen bestehen die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten zum einen aus einer Erhöhung der Transparenz der eigenen Material- und Energieverbräuche. Zum anderen wird eine Energieeinsparung durch die Zielsetzung des Projektes angestrebt. Dies bedeutet für die Industriefirmen eine direkte Kostenreduzierung (Material- und Energiekosten). Über den Dachverband, den Wirtschaftsverband Stahl- und Metallverarbeitung e.V. (WSM) ist der Transfer zu den bedeutenden Branchen der stahlumformenden Industrie gewährleistet.
Die Verbreitung der Ergebnisse wurde über Informationsveranstaltungen durchgeführt. Ein Leitfaden wurde erstellt, der die Ergebnisse in leicht anwendbarer Form für die gesamte massivumformdende Branche aufberitet. Des weiteren werden durch den IMU Projektergebnisse über eine „Faktendatenbank“ den Mitgliedern zur Verfügung gestellt (Zugriff über Internet).

• BHARAT FORGE Global Holding GmbH
• Fachhochschule Südwestfalen
• Hirschvogel Umformtechnik GmbH
• oso precision GmbH
• Rasche Umformtechnik GmbH & Co. KG
• SMS Elotherm GmbH
• Zenergy Power GmbH