Die Verwendung von Aluminium ist in den letzten Jahren aufgrund des Leichtbaus in der Automobilindustrie und der zunehmenden E-Mobilität erheblich gestiegen. Hinzu kommen die Fortschritte in der 5G-Technologie und die wachsenden gesellschaftlichen Anforderungen an eine verbesserte Recyclingfähigkeit und die weitgehende Ablehnung von Kunststoffen.

Das Verständnis dafür, wie Anlagen, innovative Services und digitale Lösungen eingesetzt werden müssen, um Prozesse zu verbessern und vernetzt voranzutreiben, ist entscheidend für Ihr Geschäft.

Wenn Sie es richtig anpacken, haben Sie die Chance, Ihre Produktivität zu verbessern und Wettbewerbsvorteile zu erlangen, selbst in unsicheren Zeiten. In diesem umfassenden Leitfaden geht es darum, „es richtig zu machen”.

Er soll Aluminium-Druckgießereien unterstützen, indem er aufzeigt, wie verschiedene Technologien und Lösungen einzeln und gemeinsam eingesetzt werden können, um die Produktion in jeder Phase zu optimieren, um Ausschuss zu vermeiden, die Qualität zu verbessern und die Effizienz durch nahtlose Integration zu maximieren. 

Die Chance Aluminium

Megatrends wie der Leichtbau im Automobilbereich, die zunehmende E-Mobilität und die Fortschritte in der 5G-Technologie, aber auch die wachsenden gesellschaftlichen Anforderungen an eine verbesserte Recyclingfähigkeit und die weitgehende Ablehnung von Kunststoffen haben einen globalen Nachhaltigkeitstrend ausgelöst, der den Einsatz von Aluminium in die Höhe schnellen ließ.

Keine Ausschuss: weniger verschwenden, mehr produzieren

Die Antwort auf diesen schwierigen Spagat lautet: Null.

Das heißt nicht, nichts zu tun. Es bedeutet, sich auf eine null Verschwendung- (Energie und Ressourcen) und null Ausschuss-Strategie zu fokussieren. Denn dank der Weiterentwicklung der Anlagenfunktionen und neuer digitaler Lösungen kann beides Hand in Hand gehen.

Das ist auch eine Strategie, die, wenn sie angenommen wird, natürlich andere zentrale Herausforderungen in einem sich schnell entwickelnden Aluminiummarkt angeht:

1. Erhöhte Nachfrage nach großen, komplexen Aluminiumbauteilen
   
   Komplexe Bauteile müssen „fehlerfrei“ sein, um höhere Anforderungen an die mechanische Leistung zu erfüllen. Dabei müssen hohe Festigkeit und Steifigkeit mit dem geringstmöglichen Gewicht kombiniert werden. Sie bringen aber auch praktische Herausforderungen mit sich. Wenn Sie beispielsweise Teile manuell zerkleinern müssen, damit sie in Ihren Ofen passen um wieder eingeschmolzen zu werden, kann dadurch Zeit- und Personalaufwand verschwendet werden. Eine Antwort auf diese Herausforderung zu finden war ein Hauptanliegen bei der Entwicklung des BigStruc von StrikoWestofen – ein Schmelzofen speziell für große Bauteile.
   
   
2. Kürzere Entwicklungszyklen und schneller Technologiewandel
   
   Diese beiden Faktoren führen dazu, dass neue Gießereianlagen oft viel schneller vom Zeichenbrett in die Produktion gehen, so dass jegliche Verschwendung (Ineffizienz) zum Stolperstein wird. In der Zwischenzeit muss alles, was zu Verzögerungen in der Lieferkette führen könnte, einschließlich Qualitätsproblemen, die zu spät erkannt werden, identifiziert und angegangen werden, um die Effizienz zu maximieren. 
   
   
3. Nachhaltige Produktion
   
   Nachhaltige Produktion bedeutet mehr, als den Energieverbrauch und die Kosten zu senken. Nachhaltige Produktion bedeutet auch, Faktoren zu eliminieren, die die langfristige Produktion gefährden – ungeplante und unnötige Ausfallzeiten fallen in diese Kategorie. Gießereien müssen sich auf Lösungen konzentrieren, die Verschwendung vermeiden, die Betriebszeiten optimieren und die Produktion von Anfang an richtig angehen.

Für Norican und unsere vier Technologiemarken – StrikoWestofen, Italpresse Gauss, DISA und Wheelabrator gilt: Wir betrachten den gesamten Prozess vom Schmelzen bis zur Teilebearbeitung, um Innovationen und Lösungen zu entwickeln, die unseren Kunden helfen, ihre Ambitionen in Bezug auf Null-Verschwendung und Null-Ausschuss zu erreichen.

Kontinuierliche Verbesserung – vom Ofen bis zum fertigen Guss

Die Nutzung der richtigen Ausstattung und digitalen Lösungen kann einen großen Unterschied in der Effizienz und Effektivität des Betriebs ausmachen. Wir haben eine kurze Tour durch die Aluminiumgießerei gemacht, um Ihnen die möglichen Verbesserungen und deren Erreichung aufzuzeigen.

Das Schmelzen von Aluminium ist extrem energieintensiv. Allein der Schmelzbetrieb kann bis zu 77 % des Gesamtenergieverbrauchs in einer Druckgießerei ausmachen.

Zudem ist es ein Prozess, der anfällig für Metallverluste ist. Abhängig von der jeweiligen Aluminiumlegierung kann ein Metallverlust von nur 1 % einer jährlichen Schmelzleistung von 5.000 Tonnen zu einem finanziellen Verlust von ungefähr 85.000 USD führen.

Der Einsatz energieeffizienterer Technologien, automatisierter Systeme, die die Produktion agiler und und weniger abhängig von manuellen Eingriffen machen, sowie Lösungen, die speziell zur Maximierung der Metallausbeute entwickelt wurden, stellen daher eine bedeutende Möglichkeit dar, enorme Mengen an Energie und Geld zu sparen.

Dosierung, auf die Sie sich verlassen können: Zuverlässigkeit statt Risiko

Die nächste Aufgabe besteht darin, die Risiken zu minimieren, die direkt während des Dosierprozesses auftreten können. Es gibt viele Faktoren, die diesen wichtigen Prozess beeinflussen können. Beispielsweise kann die Produktion von „hochwertigem Aluminium“ durch Oxide gefährdet werden, die während des Dosiervorgangs in die Schmelze gelangen – ein häufiges Problem bei Systemen auf Pumpenbasis. Dies kann zu Metallverlust und unerwünschten Ausschussraten führen. Ebenso wie Temperaturschwankungen. Schon geringfügige Abweichungen können Schmelzfluss- eigenschaften, Dosiergenauigkeit und Formfüllung beeinflussen. Die Auswahl eines pfannenfreien (tiegelfreien) druckgesteuerten Dosierofens mit Steigrohr, der flüssiges Metall stets von unterhalb der Badoberfläche entnimmt, hilft, das Risiko einer Metallverunreinigung und der damit verbundenen Auswirkungen auf die Qualität zu vermeiden - und spart gleichzeitig Energie.

Klicken Sie hier, um zu erfahren, wie Sie Energieverschwendung beim Schmelzen von Metall und Transport von Flüssigaluminium reduzieren können.

Ziehen Sie automatisierte Gießzellen in Betracht

Die Einsparung von kostbarem Platz bei gleichzeitiger Steigerung der Produktivität und Flexibilität ist entscheidend, um die schiere Vielfalt an Teilen zu bewältigen, die heute in Aluminium gefragt werden. Das ist eine Herausforderung, die von vollautomatisierten Lösungen im Hochdruck-, Niederdruck- und Schwerkraftdruckguss gut gemeistert wird.

Neben der engen Kopplung des Dosier-, Injektions- und Gussextraktionsprozesses, kann die Automatisierung von Gusszellen erweitert werden, um untergeordnete Aufgaben wie Metallgießen, Sprühen des Schmiermittels, Einsetzen der Auskleidung, Extrahieren und Markieren von Teilen zu erledigen – alles ganz nach Bedarf.

Zusammen mit den Möglichkeiten, die digitalen Überwachungs- und Prozessoptimierungslösungen (siehe Abschnitt 4) bieten, kann dieser End-to-End-Ansatz den Aluminiumdruckguss beschleunigen und gleichzeitig Fehlerquellen beseitigen.

In der Tat berichten die Berater von McKinsey, dass eine gießereiweite digitale Sichtweise zu zweistelligen Produktivitätssteigerungen führen kann. Eine noch bessere Nachricht ist, dass die Übernahme solcher Technologien nicht schwierig sein muss. Die Möglichkeit, „mehr mit Daten zu machen”, steht allen Aluminiumgießereien offen, unabhängig von der vorhandenen Ausstattung und digitalen Infrastruktur.

Bereit und (digital) fähig

Die meisten neuen Gießereiausrüstungen – von Öfen und Druckgussmaschinen bis zu Oberflächenveredelungsanlagen – verlassen die Fabrikhalle jetzt digital befähigt, d. h. bereit sich zu vernetzen um Daten zu sammeln, zu analysieren und zu überwachen.

Bestehende Anlagen, bei denen das noch nicht der Fall ist, können ihr Potenzial zum Datenaustausch ebenso freischalten. Hier kommt eine Gateway-Technologie, wie unsere eigene NoriGate- Lösung, zum Einsatz, mit der jede Maschine „IIoT-fähig” werden kann, um eine bessere Datenqualität zu liefern. Ohne in neue Anlagen investieren zu müssen, haben alle Aluminiumgießereien die Möglichkeit, Prozessdaten von lokalen Maschinen und Sensoren zu erfassen. Die Grundlage jeder Datenreise.

Überwachung vor Ort oder an mehreren Standorten

Anhand der gesammelten Daten können Aluminiumgießereien die Daten dann visualisieren und analysieren, um ein Echtzeit-Verständnis wichtiger Prozesse und Leistungsstufen zu erlangen – wodurch Vergleiche zwischen verschiedenen Maschinen, Gießzellen und Gießereistandorten möglich werden. Auch datenbasierte Entscheidungen für Interventionen und die Umsetzung von Verbesserungen werden so ermöglicht.

Automatisierte Verbesserungen zur Steigerung der Rentabilität

Mit KI-gestützten Analysen und automatisierten Prozesssteuerungslösungen können auch Aluminiumgießereien ihre digitale Reise voranbringen. Solche Lösungen ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung in Echtzeit und automatische Verfahrenskorrekturen, bevor sich potenzielle Probleme entwickeln können. Mit anderen Worten, das gesamte Aluminiumgussverfahren kann kontinuierlich optimiert werden, um einen hohen Qualitätsstandard und ein hohes Produktivitätsniveau aufrechtzuerhalten.

Monitizer® | PRESCRIBE nutzt die Möglichkeiten der künstlichen Intelligenz, um alle Gießereiprozesse zu optimieren, Ausschuss zu reduzieren und den Gewinn zu steigern. Es findet die Einstellungen, die die höchste Ausbeute und die stabilste Produktion liefern, und behält dann Ihre gesamte Produktionslinie mithilfe von Echtzeitempfehlungen zu den Prozessparametern in diesem optimalen Bereich.