Druckguss Westfalen nutzt Steuerungen und Öfen von ZPF Foundry4

Sechs Sekunden kürzere Zyklen, zehn Prozent weniger Energie: Dosieranlagen mit technisch optimierter Steuerung und Isolierung sparen Kosten und Wartungsaufwand

Mit der Energiewende geht in der Industrie eine gedankliche Wende einher: Vieles, mit dem man sich in Zeiten günstiger Brennstoffe abgefunden hatte, ist unter den neuen Prämissen Effizienzsteigerung, Nachhaltigkeit und Umweltschutz nicht mehr tragbar. Dies trifft vor allem die energieintensive Metallindustrie. Bei der Druckguss Westfalen GmbH & Co. KG, einem Spezialisten für hochwertige Aluminiumteile, wurde daher seit Ende 2010 ein Teil der bisherigen Dosieröfen durch moderne Modelle der ZPF Foundry4 GmbH ersetzt, die eine bessere Isolierung und einen niedrigeren Wartungsaufwand aufweisen. Gleichzeitig konnten durch die unkomplizierte Steuerung der ThermDos-Anlagen die Zykluszeiten verkürzt und die Dosiergenauigkeit verbessert werden, weshalb auch einige der vorhandenen Anlagen damit ausgestattet wurden. Insgesamt spart sich der Druckgussbetrieb damit seither bis zu sechs Sekunden pro Zyklus sowie rund zehn Prozent Energie.    

Der Hauptfokus in der Produktion liegt bei Druckguss Westfalen auf hochqualitativen Komponenten, unter anderem für den Bereich Automotive, die Elektro- und Büromöbelindustrie oder den Maschinenbau. Nachhaltigkeit spielt für den Mittelständler eine wichtige Rolle, das beginnt bereits mit der Simulation aller Werkzeuge mittels moderner Datentechnik. Damit soll von Anfang an ein optimierter Prozessablauf sichergestellt werden, um keine Ressourcen zu vergeuden. Die Modernisierung und Automatisierung des Maschinenparks, einschließlich der Dosieröfen, war ein wesentlicher Bestandteil dieser Effizienzbestrebungen. Bei drei der Anlagen erforderte ein spezielles Dosierprinzip eine sehr aufwändige Bedienung und Reinigung, zudem wurde dabei eine Reihe von Bauteilen sehr stark beansprucht und musste häufig gewartet werden. Sie sollten deshalb ausgetauscht werden. Der Gesamtzustand einiger Öfen eines anderen, führenden Herstellers für diesen Anwendungsbereich war dagegen noch in Ordnung. Diese sollten daher nur eine neue Steuerung bekommen. „Allerdings war der After Sales Service des Anbieters nicht zufrieden stellend. Zum Beispiel war die Preisgestaltung für eine Modernisierung seiner Anlage auf den neuesten Stand der Technik nicht marktgerecht“, berichtet Johannes Krause, Leiter des Einkaufs bei Druckguss Westfalen. Die Wahl fiel daher stattdessen auf die ThermDos-Anlagen und -Steuerungssysteme der ZPF Foundry4 GmbH.  

Gängige Technik, verbesserte Effizienz und Gussqualität

Das grundlegende Funktionsprinzip der ThermDos-Anlagen und die Anwendung im Betrieb entsprechen den Anforderungen technischer Standards. Um den gestiegenen Effizienz- und Qualitätsanforderungen gerecht zu werden, wurden konstruktiv in verschiedenen Bereichen neue technologische Möglichkeiten und Ideen verwirklicht. So wird eine höherwertige Feuerfestzustellung und eine mikroporöse Isolierung verwendet, um die Heizwärme länger im Innenraum zu halten und dadurch Energie zu sparen. Zur Beheizung werden Silicium-Carbid-Stäbe (SiC) mit sehr hoher Lebensdauer eingesetzt.

Die Kapazität der von ZPF Foundry4 für Druckguss Westfalen gelieferten Anlagen reicht von 550 bis 1.100 kg. Materialzufuhr und -entnahme liegen unterhalb des Badspiegels, so dass ein Sauerstoffeintrag und damit eine Oxidation weitgehend verhindert wird, was sich positiv auf die Qualität des Gusses auswirkt. „Das Abtastsystem befindet sich dabei außerhalb des Heißbereichs und ist dank einer zweiten Elektrode unabhängig vom der Leitfähigkeit des SiC-Schutzrohres“, erläutert Walter Engel, Projektmanager bei ZPF Foundry4. Da die Befüllung auch während des Dosierens möglich ist, kann der ThermDos kontinuierlich betrieben werden. Ein höhenverstellbares Kipp-Hebe-Gestell erleichtert zusätzlich die Entleerung und Reinigung. Legierungswechsel lassen sich so innerhalb kurzer Zeit realisieren.       

Kürzere Zyklen und höhere Präzision durch moderne Konstruktion und Steuerung

Um eine schnelle Verfügbarkeit von Ersatzteilen zu gewährleisten, wurden für viele Verschleißteile bis hin zu den Steuerungskomponenten Standardausführungen benutzt, die auf dem Weltmarkt frei verfügbar sind und die hohen technischen Anforderungen erfüllen. So ist auch ohne große Vorratshaltung eine rasche Verfügbarkeit gegeben. Für einen schnelleren Austausch werden die Heizstäbe statt mit Schraubschellen mittels Clips befestigt. Darüber hinaus wurde die Pneumatik so konzipiert, dass auf einen Öler verzichtet wird. „Damit wird die Gefahr der Überölung vermieden, die sonst zu Fehlfunktionen führen könnte“, so Engel. Zudem wurde dabei für die Verrohrung ein großer Querschnitt gewählt, was zu einer schnellen Entlüftung und einer präziseren Dosierung führt.        

Zur hohen Genauigkeit trägt auch die ThermDos-Dosiersteuerung ganz entscheidend bei. Eine einfache Synchronisierung mit der Druckgussmaschine verkürzt darüber hinaus die Gesamtzykluszeit. Verwendet wird eine Siemens SPS S7-300, die über ein Touch Panel Display bedient wird. Die Oberfläche wurde eigens sehr überschaubar und benutzerfreundlich gehalten, indem eine maschinennahe, durch Grafiken unterstützte Menüführung entwickelt wurde. Damit ist die Eingabe des Dosiergewichts in Kilogramm ebenso möglich wie die Temperaturüberwachung oder die Korrektur der Dosierung. Dazu lassen sich beispielsweise auch Druckverläufe grafisch darstellen. „Die Übersichtlichkeit in der Bedienung ist für die Mitarbeiter in der Gießerei sehr wichtig, besonders für neue Kollegen“, erklärt Krause. „Außerdem war die alte Steuerung unflexibel.“ Insgesamt hat sich bei Druckguss Westfalen gegenüber den früher verwendeten Öfen die Zeit pro Dosierzyklus bei einer Menge von zwei bis sechs Kilo Metall um vier bis sechs Sekunden reduziert.

Zehn Prozent weniger Energiebedarf 

„Zusätzlich ist der Stromverbrauch um circa 10 Prozent gegenüber den älteren Anlagen gesunken“, so der Einkaufsleiter. Der Grund dafür ist die bessere Isolierung des Ofenkörpers. Gleichzeitig können die Abweichungen bei der dosierten Menge mit plus/minus 1,5 Prozent beziffert werden. Um auch die Bestandsöfen von dieser höheren Präzision und den kürzeren Zyklen der modernen Steuerung profitieren zu lassen, wurden drei davon auf das Dosier-System von ZPF Foundry4 umgerüstet – mit Erfolg, wie sich gezeigt hat: „Inzwischen planen wir noch zwei Öfen darauf umzustellen. Weitere Folgeaufträge sind in naher Zukunft angedacht.“ 

Die Druckguss Westfalen GmbH & Co.KG wurde 1964 in Geseke mit dem Ziel gegründet, die Möglichkeiten des damals zukunftsweisenden Druckgussverfahrens weiter zu erschließen. Zunächst wurden nur Gussteile aus Zink hergestellt, heute überwiegt die Produktion von Bauteilen aus Aluminium. Gefertigt werden technisch anspruchsvolle Produkte bis hin zu einbaufertigen Serienteilen auch bei Großserien. Zum Leistungsangebot gehören neben dem Druckguss und der spanenden Bearbeitung insbesondere auch die mechanische und galvanische Oberflächenveredlung. Druckguss Westfalen ist eine Tochtergesellschaft der Dr.-Ing. Georg Weddige Industriebeteiligungen Holding, die sich im Familienbesitz befindet. Die Gruppe ist seit Jahrzehnten auf den Gebieten der Metallerzeugung und der Metallgussproduktion tätig.

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