Effiziente Druckluftstation für Gesenkschmiede
Eigeninvestition günstiger als Contracting
An ihrem neuen Standort in Gevelsberg führt die Bharat Forge CDP GmbH die Endabnahme ihrer geschmiedeten Achsschenkel durch. Die für die Handschleifmaschinen, Strahl- und Absauganlagen erforderliche Druckluft wird von drei neuen Atlas-Copco-Schraubenkompressoren bereitgestellt, davon arbeitet einer mit Drehzahlregelung. Die Station, die von Atlas Copcos Handelspartner Indrutec ausgelegt wurde, punktet mit den geringsten Gesamtkosten über zehn Jahre sowie hoher Energieeffizienz.
Die Bharat Forge CDP GmbH fertigt in Ennepetal und Gevelsberg als reine Gesenkschmiede mit 550 Mitarbeitern Fahrwerk- und Motorkomponenten für Nutzfahrzeuge und Pkw: Achsschenkel, Kurbelwellen und Kolben; aber auch Aufreißzähne für Bagger oder Weichenteile für die Bahn. In Gevelsberg werden vor allem Achsschenkel, die in Ennepetal geschmiedet wurden, auf Oberflächenfehler und Maßhaltigkeit geprüft: Zunder wird entfernt, die Teile werden an einer von drei Linien gesandstrahlt und dann an einer der vier Fertigungslinien zu 100 % geprüft. Im Zuge der Kontrolle fallen vereinzelt noch leichte Nacharbeiten an. Zum Beispiel werden kleine Grate mit Druckluftschleifern entfernt.
Die Halle in Gevelsberg hat Bharat Forge CDP erst vor einem guten Jahr bezogen. Joachim Höh, Leiter Instandhaltung Infrastruktur und Energiemanager beider Standorte, hat die komplette Druckluftversorgung geplant. Dabei wurde die Fertigung schrittweise hochgefahren: Begonnen wurde mit einer Strahlanlage und einer Fertigungsstraße. „Ursprünglich hatten wir geplant, die Druckluft über einen Contractinganbieter zu beziehen“, blickt Höh zurück. „Nach den ersten Angeboten wurde uns aber klar, dass eine Eigeninvestition günstiger wäre.“ Wieder wurden mehrere Anbieter angefragt.
Vorrangiges Ziel war hohe Energieeffizienz
Den Zuschlag erhielt die Dortmunder Indrutec GmbH, ein Handelspartner der Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH in Essen. Peter Frank, Vertriebsingenieur bei Indrutec, spricht von einer guten Zusammenarbeit: „Wir haben von Anfang an eine gute Gesprächsebene gefunden, konnten die gewünschte Technik und auch die Steuerung so umsetzen, wie es sich Bharat Forge CDP vorstellte. Obwohl wir uns am Anfang gar nicht kannten, haben wir schnell Vertrauen aufgebaut.“ Joachim Höh, der in Ennepetal eine umfangreiche Druckluftversorgung betreut, die aus Kompressoren mehrerer Hersteller besteht, ging ohne Festlegungen in die Gespräche: „Mir kam es vor allem auf die Energieeffizienz an. Und wir wollten die Anlage über eine unabhängige Steuerung regeln, die wir auch in Ennepetal haben.“ Indrutec konnte auf alles eingehen, hatte am Ende auch beim Preis die Nase vorn – und die vorgeschlagene Station aus drei Atlas-Copco-Kompressoren überzeugte auch energetisch.
„Wir lieferten zunächst einmal eine Leihanlage, damit unser Kunde an seinem neuen Standort gleich mit der Produktion loslegen konnte“, berichtet Peter Frank. „Denn der Kompressorenraum war zu dem Zeitpunkt noch gar nicht fertig.“ So konnte die erste Strahlanlage gleich mit Druckluft versorgt werden. Die Vorgaben für die neue, zentrale Station bezogen sich auf den Bedarf, den der Betrieb in Gevelsberg im Endausbau haben sollte. „Ich bin von einem Volumenstrom von maximal 14 Kubikmetern in der Minute ausgegangen“, sagt Höh. „Damit können wir die Absaugsysteme an den Strahlanlagen und den Handschleifplätzen versorgen, die Strahlanlagen selbst, die Rissprüfgeräte und auch alle Handschleifmaschinen.“
An insgesamt 15 Handschleifplätzen werden die Achsschenkel entgratet. Sie allein benötigen laut Höhs Vorausplanung gut 5 m3 Druckluft pro Minute, wobei er einen Gleichzeitigkeitsfaktor von maximal 70 % zugrundegelegt hat. Die Strahl- und Absauganlagen schlagen mit knapp 3 m3/min zu Buche, die geplanten vier Bearbeitungszentren mit etwa 5,5 m3/min. Bei den Bearbeitungszentren ist noch offen, ob sie so umgesetzt werden.
Modernste Kompressoren- und Trocknertechnologie
Die Druckluftstation, die Anfang 2016 errichtet wurde, umfasst drei öleingespritzte GA-Schraubenkompressoren von Atlas Copco: einen drehzahlgeregelten GA 45 VSD sowie zwei Maschinen mit fester Drehzahl vom Typ GA 37+. Aufbereitet wird die Druckluft von zwei Kältetrocknern des Typs FD 285, wobei in die gesamte Station eine vollständige Redundanz eingeplant wurde. Die beiden GA 37+ arbeiten im wöchentlichen Wechsel mit der VSD-Maschine zusammen, die wiederum die Bedarfsschwankungen abpuffert – jedenfalls, wenn die Fertigung eines Tages auf vollen Touren läuft. „Derzeit läuft die drehzahlgeregelte Maschine häufig noch allein“, sagt Joachim Höh. „Und zwar meistens mit etwa 70 bis 80 Prozent Auslastung. Nur selten schaltet sich eine 37er hinzu.“ „Dieser Betriebsbereich ist energetisch ideal“, weiß Peter Frank, „da spuckt ein VSD-Kompressor die Dukaten nur so aus.“
Die besondere Effizienz der gesamten Station kommt nicht nur durch die Drehzahlregelung des GA 45 VSD zustande, die immer genau so viel Druckluft bereitstellt, wie die Fertigungslinien gerade benötigen. Vielmehr hat Peter Frank die Station auch mit zwei GA+-Kompressoren geplant, die laut Atlas Copco durch ihr neues Design noch effizienter sind als ihre Vorgängermodelle. Sie arbeiten mit einer speziellen energiesparenden Verdichterstufe. „Konstruktiv bedingt erzielen die Maschinen außerdem eine niedrigere Verdichtungsendtemperatur als viele andere Kompressoren“, erläutert Frank. „Dadurch wird die Energie besser ausgenutzt. Und bei gleicher Öleinspritzmenge altert das Öl langsamer!“
Auch die FD-Trockner arbeiten sehr effizient. Sie weisen nur einen geringen Druckabfall auf, wodurch Kompressorleistung gespart wird. Das Kältemittel ist energiesparend, ein hocheffizienter Wärmetauscher ist eingebaut, der Kondensatablass arbeitet elektronisch und verlustfrei. Vor allem die patentierte Saver-Zyklus-Regelung stellt einen sparsamen Betrieb sicher, so dass die Energiekosten bei jedem Volumenstrom gering bleiben. Über eingebaute Filter wird sichergestellt, dass die Luft eine Industriequalität von maximal 1 mg Öl je Kubikmeter einhält. Der Druck liegt bei Bharat Forge CDP energiesparend in einem engen Band zwischen 6,0 und 6,4 bar, ein 3000-Liter-Speicher gleicht die Spitzen aus.
Für zehn Jahre rundum sorglos
Mit Indrutec hat Bharat Forge CDP eine Servicevereinbarung für zehn Jahre abgeschlossen. „Damit sind wir nun rundum sorglos, was die Druckluft angeht“, betont Bharat-Forge-CDP-Instandhalter Höh. Die Kosten hatte er im Vorfeld gleich in seine Gesamtbetriebskostenrechnung (TCO, „Total Cost of Ownership“) für die neue Druckluftstation einbezogen: „Wir haben die reinen Investitionskosten, die Strom- und übrigen Betriebskosten sowie den Service addiert und auf die Lebensdauer verteilt“, erklärt Höh. „Da waren dann von fünf Anbietern nur noch zwei im Rennen.“
Mit dem Service durch Indrutec ist der Energiemanager sehr zufrieden: „Herr Frank reagiert immer ruckzuck. In maximal zwei Stunden ist jemand hier, wenn wir Bedarf haben.“ Unabhängig von den geplanten Filter- und Ölwechseln nach festgelegten Betriebsstunden schaut ein Mitarbeiter auch zwischendurch ohne weiteren Anlass nach dem Rechten. Das gibt allen Beteiligten noch höhere Sicherheit. Die Besuchsberichte werden online an den Kunden geschickt.
Verbrauchskennzahlen auf das Schmiedestück bezogen
Als letzten Schritt plant Bharat Forge CDP noch eine Datenvernetzung mit der Druckluftversorgung in Ennepetal. Sobald die Leitungen stehen, kann Joachim Höh beide Standorte vergleichen, den exakten Energieverbrauch und die Einsparungen beziffern. Die resultieren anteilig außerdem noch aus der Nutzung der Kompressorenabwärme: Über Lüftungsschächte wird die Hallenheizung unterstützt; insgesamt kann Bharat Forge CDP etwa 40 bis 50 % der Abwärme nutzen, überschlägt Höh. Am Ende will er Druckluft-Verbrauchskennzahlen errechnen, die sich auf das einzelne geprüfte Schmiedestück beziehen und so die neue Anlage mit der gewachsenen Station in Ennepetal vergleichen. „In monatlichen Managementrunden werden die Kennzahlen besprochen“, sagt Höh, „schließlich sind wir für unser Energiemanagementsystem nach DIN ISO 50001 zertifiziert. Da wollen wir alle Entwicklungen im Blick behalten!“
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