Projekt 26837/01

Pilotanlagenentwicklung eines umweltschonenden, automatisierten geschlossenen Kompaktsystems zur Reinigung von Aluminium-Strangpressenwerkzeugen

Projektdurchführung

Wieters & Gerdes Industrial Automation GmbH
Louis-Leitz-Str. 1
28355 Bremen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ausgangspunkt des Projektes war, ein geschlossenes modulares Kompaktsystem zur Reinigung von Aluminium-Strangpressenwerkzeug zu entwickeln.
Dieses Konzept sollte im Ergebnis grundlegende Verbesserungen in den Bereichen, Effizienzoptimierung, Arbeitssicherheit, Umweltschutz, Übersichtlichkeit und Bedienfreundlichkeit bieten.
Sämtliche Abläufe sollten vollautomatisch ablaufen. Anlagenerweiterungen könnten durch einen modularen Aufbau des Reinigungssystems ermöglicht werden. Entsprechend wurde angestrebt, nachfolgende Punkte zu realisieren:
Automatisch kontrollierte Prozesssteuerung.

Doppelte Betriebssicherheit durch geschlossene Behandlungs- und Vorratsbehälter sowie die Konzeption der Gesamtanlage als ein in sich geschlossenes Kompaktsystem.
Der Bediener kommt zu keiner Zeit mit gefährlichen Medien in Kontakt.

Verbesserte Sicherstellung einer sorgfältig dosierten Durchlüftung des Behandlungsbehälters, die aufgrund der chemisch bedingten Knallgasbildung während des Beizvorgangs unerlässlich ist. Der auf ein sicheres Minimum reduzierte Wrasenstrom wird über ein Abluftreinigungssystem über das Dach ausgeleitet.

Wegfall der Notwendigkeit, das im Werkzeug verbliebene Aluminium vollständig in Lösung zu bringen. Dadurch verkürzt sich die Reinigungszeit signifikant.

Rückgewinnung des im Werkzeug verbliebenen erheblichen Restaluminiums ohne aufwendigen chemischen Recyclingprozess und somit Ressourcenbewahrung.

Problemlose Übersicht und Bedienung ohne lange Wege. Das spart Zeit sowie wertvolle Gebäudefläche und erleichtert die Instandhaltung.

Die Anlage sollte als ein soweit möglich geschlossenes System konzipiert werden. Die Behälter werden im geschlossenen Zustand über ein Gaspendelsystem verbunden. Wrasen werden zum Kondensieren in den mit Wasser gefüllten Vorspülbehälter geführt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen des Projektes sollten verschiedene Projektphasen abgearbeitet werden.
In einem ersten Schritt wurden chemische und physikalische Grundlagen ermittelt. In dieser Bearbeitung wurden auch Laborversuche durchgeführt, um theoretische Erkenntnisse praktisch in einem kleinen Maßstab darzustellen. Durch die Evaluierungen der Versuchsergebnisse konnten erste konkrete Spezifizierungen für eine praxistaugliche Pilotanlage ausgearbeitet werden. Auf dieser Basis musste das angedachte Anlagendesign auf Durchführbarkeit entsprechend der Effizienzsteigerungsmaßnahmen und Sicherheitsaspekte für Personal und Umwelt untersucht werden. Dadurch ergab sich ein weiterer Arbeitsschwerpunkt mit Untersuchungen vor Ort bei diversen Pilotkunden und anschließender Bewertung als Grundlage für ein innovatives, umweltverträgliches und wettbewerbsfähiges bzw. praxistaugliches Konzept. Daraus ergab sich dann der nächstfolgende Projektschritt mit der Spezifikation der einzelnen Anlagenkomponenten. Nach erfolgtem Zusammenbau der Komponenten in der Werkstatt und paralleler Erarbeitung des Programmablaufes, wurden sukzessive Testläufe mit Wasser unternommen. Weitere Testläufe mit Produkt und unter Produktionsbedingungen sind nach erfolgter Inbetriebnahme beim Pilotkunden unternommen worden.


Ergebnisse und Diskussion

Basis für die Realisierung des Pilotprojektes war die Anforderung, ein automatisiertes geschlossenes Kompakt-System zur Reinigung von Aluminium-Strangpressenwerkzeug als Pilotanlage zu realisieren. Dieses erfolgte unter den Prämissen Umweltschutz, Wertstofferhaltung, Arbeitsplatzsicherheit und nicht zuletzt Senkung der Energiekosten. Im Ergebnis konnten die Anlage und der Prozessablauf so projektiert werden, dass die im Prozess vorhandenen und entstehenden natürlichen Ressourcen optimal ausgenützt werden.
Die Anlage ist so konzipiert, dass auftretende Wärmeverluste und Emissionen auf das notwendige Minimum begrenzt werden. Durch den gezielten Einsatz von Messtechnik, werden alle prozessrelevanten Messgrößen erfasst und ausgewertet. Dadurch wird die Anlage im Ergebnis reproduzierbar betrieben. Alle Prozessparameter können durch einen stetigen Optimierungsprozess den Anforderungen angepasst werden. Im Vergleich zu konventionellen Systemen können die Betriebskosten bis zu 35% gesenkt werden. Beim fachgerechten Betrieb kann die Aluminiumrecyclingrate bis zu 50% gesteigert werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Vorhabenskonzept und relevante Zwischenschritte wurden im Rahmen von Präsentationen bei potentiellen Pilotanlagenkunden vorgestellt. Testläufe und Vorführungen der fertiggestellten Anlage fanden mit Beteiligung diverser Kunden-Interessenten in unserer Werkstatt statt.. Nach erfolgter Wiederinstallation beim Pilotkunden, kann die Anlage dort als Referenz besichtigt werden. Zudem wurde diese Anlage bzw. das Konzept auf unserem Messestand der Messe Aluminium 2010 in Essen (14.-16.9.2010) als neues, innovatives, umweltschonendes Reinigungssystem ausgestellt.
Weitere Messebeteiligungen bzw. Präsentation beim potentiellen Kunden sind in Planung.


Fazit

Die Zeiteinsparung, die Reduzierung von Beschaffungs- und Entsorgungskosten der Prozessmedien, die größere Energie-Effizienz und das erhöhte Aluminium- Recyclingpotential eröffnen weitreichende Verbesserungen für Umwelt, Arbeitsschutz und Wirtschaftlichkeit.
Bei Optimierung des Beizregimes je nach Werkzeugabmessung und -Konstruktion und empfohlener Beiztechnologie lassen sich bedeutende Restaluminiumraten bis zu 30 t/ Jahr erzielen.
Im Ergebnis wird diese Reinigungsanlage einen großen positiven Einfluss auf die Prämissen Umwelt, nachhaltige Resourcenschonung und Effizienz haben. Rohstoffeinsatz und Energieverbräuche können bis zu 25-50% im Verhältnis zu konventionellen Anlagen reduziert werden.
Folgerichtig kann die zukünftige Bestrebung aller Betreiber von Aluminiumpresswerken nur sein, die Umweltauswirkungen und den Rohstoffverbrauch von Strangpressreinigungsprozessen in ihren Werken zu senken und das Recyclingpotential soweit wie möglich zu erhöhen.
Da kein Rohstoff unbegrenzt zur Verfügung steht und keine Energiequelle unerschöpflich ist, müssen die vorhandenen Ressourcen soweit wie möglich geschont werden. Die Rückgewinnung von Rohstoffen, ermöglicht dann eine Rückführung in den Produktionskreislauf.