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VDI-Expertenforum: Erfolg durch innovative Materialien
Für Unternehmen eröffnen sich jetzt riesige Einsparpotenziale. Wie und wo sie ansetzen können, erläuterten Fachleute auf dem VDI-Expertenforum zum Thema Material- und Energieeffizienz. Die Präsentationen der Experten können Sie sich hier ansehen.
„Ressourcen werden immer knapper, die Rohstoff- und Energiepreise steigen immens und der internationale Wettbewerbsdruck nimmt weiter zu“, sagt Dr. Hans-Jürgen Schäfer, Geschäftsführer der VDI-Gesellschaft Werkstofftechnik, „deshalb ist für Unternehmen die Umsetzung effizienter Technologien und Produktionsprozesse wichtiger denn je“. Denn darin steckt ein immenses Einsparpotenzial. „Im verarbeitenden Gewerbe machen Material- und Energiekosten zirka 43 Prozent der Gesamtkosten aus“, berichtet Dr. Wolfgang Domröse, Leiter der Deutschen Materialeffizienzagentur (demea) in Berlin.
Welche Möglichkeiten Firmen zur Optimierung der Material- und Energieeffizienz haben und wo sie im eigenen Betrieb am besten ansetzen sollten, zeigten Fachleute aus Industrie, Forschung sowie staatlich geförderten Beratungsagenturen auf dem VDI-Expertenforum „Energie- und materialeffiziente Produktion – Herausforderung und Chance für die deutsche Industrie“ auf.
Die gemeinsam von der VDI-Gesellschaft Werkstofftechnik und der Deutschen Materialeffizienzagentur durchgeführte Veranstaltung fand am 16. Februar 2007 am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der Technischen Universität Dresden statt.
Effiziente Produktion und Ressourcen schonende Produkte
steigern die Wettbewerbsfähigkeit
Rund 600 Milliarden Euro geben Deutschlands Unternehmen jährlich für Material aus. „Im Durchschnitt können Firmen diesen Kostenblock um 10 bis 15 Prozent reduzieren“, hat Professor Mario Schmidt, Direktor des Institutes für Angewandte Forschung an der Hochschule Pforzheim, bei einer aktuellen Untersuchung herausgefunden. „in manchen Unternehmen sind sogar bis zu 30 Prozent drin.“
An drei Hebeln können Unternehmen ansetzen: organisatorische
Maßnahmen einleiten, technische Maßnahmen an den Prozessen durchführen
oder ihre Produkte unter Effizienzgesichtspunkten abändern.
Sein Tipp: „Die für Unternehmen kostengünstigste und schnellste
Möglichkeit zu mehr Materialeffizienz bieten organisatorische
Veränderungen. Firmen sollten deshalb zunächst versuchen, hier alle
Möglichkeiten auszuschöpfen.“
Ein großes Kostensenkungspotenzial hat Schmidt in einem bislang wenig beachteten Sektor ausgemacht: dem bei der Produktion anfallenden Ausschuss. „Viele Firmen recyceln zwar das Material, indem sie Reste und Abschnitte wieder dem Produktionsprozess zuführen, übersehen dabei aber, dass sie auch für die Herstellung dieser Ausschussteile Hilfsstoffe wie Energie, Lösemittel oder Wasserdampf eingesetzt haben.“
Sein Rat: Mit neuartigen Analysemethoden wie beispielsweise einem Sankey-Diagramm machen Firmen die Kostenströme transparent.
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Mit Leichtigkeit zu mehr Effizienz
Hufenbach sieht für den Leichtbau produkt- und branchenübergreifend
drei besonders lohnende Ansatzpunkte: bei der Materialauswahl, der
virtuellen Produktentwicklung und den Fertigungsprozessen. Mit einem
optimalen Mix aus innovativen Verbundwerkstoffen verringern
beispielsweise die Premium-Hersteller das Fahrzeuggewicht.
Neue Werkstoffe für intelligente Produkte Dünnschichttechnologie heißt das Zauberwort, mit dem Firmen
gleichermaßen innovative Produkte entwickeln und große Eine superharte Kohlenstoffschicht lässt sich beispielsweise mit dem im IWS entwickelten Diamor-Verfahren bei Raumtemperatur auf Werkzeuge und Maschinenkomponenten auftragen. „Damit bekommt selbst Kunststoff eine verschleißfeste Oberfläche“, sagt Leson.
Die geringe Adhäsion verhindert zudem ein Anhaften bei fehlender Schmierschicht. Erfolgsbeispiel: ein mit Diamor beschichtetes Tiefziehwerkzeug erbringt statt der üblichen 120.000 Hübe die zehnfache Leistung. Einsatzmöglichkeiten für die neue Technik („Nur ein Diamant ist härter.“) sieht Leson zudem überall dort, wo in der Produktion keine Schmiermittel eingesetzt werden dürfen, so etwa in der Lebensmittelindustrie, Pharmazie und Textilherstellung.
Initiative EnergieEffizienz in Industrie und Gewerbe
Beispiel Druckluft: Bei einer Lebenszyklus-Kostenbetrachtung machen je nach Schichtbetrieb die Energiekosten bis zu 86 Prozent aller Ausgaben aus. „Bei Druckluftanlagen können Firmen zwischen 5 und 50 Prozent der Energie einsparen“, berichtet Böl, „wobei die meisten Effizienzmaßnahmen Amortisationszeiten von weniger als zwei Jahren haben.“ Beispiel Pumpensysteme: „Entscheidend bei der Beurteilung eines Pumpensystems sind der Gesamtwirkungsgrad und die Kostenbetrachtung über einen Anlagenlebenszyklus von 10 Jahren oder länger.“
Verringerung des Materialeinsatzes – Wege zur Nutzung stiller Reserven
Gute Zeiten für kleine und mittlere Firmen: Im Rahmen des gerade angelaufenen Förderprogramms „VerMat“ können sie jetzt mit Hilfe eines Beraters erkunden, an welchen Stellen und in welchem Umfang in ihrem Betrieb Materialeinsparungen möglich sind. Das Bundeswirtschaftsministerium übernimmt für eine Erstberatung zwei Drittel der Kosten, maximal 10.000 Euro. Eine anschließende Tiefenberatung wird mit einem Drittel der Beratungskosten gefördert. Maximalzuschuss: 99.000 Euro.
Eine Detailanalyse der Untersuchung zeigt zudem: Je kleiner das Unternehmen, umso größer ist das Einsparpotenzial. Domröse rät Firmen, die Chancen zu nutzen: „Nach der Umsetzung ist die Einsparung zudem meist höher als vorher prognostiziert.“
Ressourceneffizienz in der Praxis – Erfolgsbeispiele aus NRW
Welche Ertragskraft in der Optimierung von Stoffströmen steckt, zeigt Jahns anhand einer überzeugenden Rechnung auf: „Bei einer Umsatzrendite von zwei Prozent entspricht eine Reduzierung der Rohstoff- und Bearbeitungskosten um 10.000 Euro einer Umsatzsteigerung von 500.000 Euro.“
Einsatz von physikalisch und chemisch aktivem Gummipulver als neuer, hochwertiger Rohstoff Mit einer innovativen Materiallösung hat Ringo Skibbe,
Vorstand Deutsche Gumtec AG in Halle, sogar die auf höchste
Qualität achtenden Reifenhersteller überzeugt: Er macht ihnen aus ihren
Produktionsabfällen wieder vollwertige Materialien. Über ein so genanntes Expansionsverfahren erzeugt Gumtec aus
sortenrein aufgeteilten Abfällen winzig kleine Partikel. „Die Teilchen
haben keinen Gummikern mehr, sondern nur noch Oberfläche“, erläutert
Ringo Skibbe. Für sein Recylat sieht Skibbe noch viele weitere Einsatzmöglichkeiten – wie etwa für einen schwingungs- und schalldämpfenden Beton oder in Hochwasserschutzsystemen. „Wir wollen davon nichts selber produzieren, sondern innovativen Firmen aus diesen Branchen den Rohstoff liefern.“
Einsatz von Trockenschmierstoffen in der Umformtechnik – Applikation durch Sprühtechnik Jetzt können Firmen bei der Fertigung von Werkteilen teure
Betriebsstoffe einsparen.„Mit einer neuen Technologie lässt sich der
Schmierstoff über Düsen exakt an jene Stellen applizieren, an denen
eine
Basis für die Material sparende Technik ist ein so genannter Trockenschmierstoff. Hense: „Die Viskosität beeinflussen wir durch die Erwärmung des Materials am Düsenkopf.“ Die Einsatzbereiche sind vielfältig: „Selbst bei geometrisch aufwendig geformten Produkten können wir den Schmierstoff gezielt positionieren.“ Die Vorteile: weniger Schmierstoffbedarf, die Maschinen bleiben sauber, weniger Nachbearbeitung der gefertigten Teile. "Verschleppung von Öl in Transportbehältern gehören der Vergangenheit an", berichtet Michael Hense, „heute merkt man gar nicht, dass irgendetwas auf der Oberfläche ist.“ Wie groß der wirtschaftliche Nutzen ist, sehen Firmen besonders dann, wenn sie die gesamte Prozesskette betrachten. Hense: „In der Reinigungsanlage lassen sich vor dem Lackieren oder Schweißen erhebliche Einsparungen in der Kontamination des Waschwassers ermitteln.“ |
„Leichtbau ist für viele Firmen eine
hervorragende Möglichkeit, Kosten zu senken und ihren Produkten höchste
Wettbewerbsfähigkeit durch herausragende Eigenschaften zu verleihen“,
berichtet Professor Werner Hufenbach, Direktor des Institutes
für Leichtbau und Kunststofftechnik an der Technischen Universität
Dresden. Er rät den Entwicklern, sich dabei an der Bionik zu
orientieren: „Ein hervorragender Lehrmeister für einen effizienten
Leichtbau ist die Natur mit ihrer Adaptionsfähigkeit an äußere
Belastungen - mechanisch, thermisch, medial - bei hoher Energie- und
Materialeffizienz.“
Die notwendige
Steifigkeit erzielen sie durch unterschiedliche Wandstärken in den
Blechen (Tailor Rolled Blanks) oder mit Hilfe von Aluminiumprofilen.
Durch die Umstellung auf endlosfaserverstärkte Leichtbauwerkstoffe
lässt sich etwa in der Fördertechnik das Eigengewicht von Fahrkörben um
bis zu 50 Prozent reduzieren. Vorteile: Einfacheres Handling, neue
Antriebskonzepte möglich, geringerer Platzbedarf für Maschinenräume.
Der Einsatz textilverstärkter Composites bietet ohnehin für viele
Bereiche des klassischen Maschinenbaus mit schnell bewegten Komponenten
revolutionäre Lösungen. Ähnliche Entwicklungen zeigen sich für die
Bereiche der Bioverfahrenstechnik (Zentrifugen, Sichter, Dekanter etc.)
und der erneuerbaren Energien durch technologische Neuentwicklungen
mittels intelligenter Verbunde und integrierter Aktuatorik und
Sensorik. Dabei empfiehlt Hufenbach Unternehmern Flexibilität. Seine
Devise: „Das richtige Material an der richtigen Stelle zum richtigen
Preis.“
Materialeinsparungen erzielen. „Unternehmen schützen
damit Oberflächen schnell und kostengünstig, verbessern die
Wechselwirkung zwischen Grenzflächen oder versehen ihre Produkte mit
zusätzlichen Funktionen“, berichtet Dr. Andreas Leson,
stellvertretender Leiter des Fraunhofer Instituts für Werkstoff- und
Strahltechnik (IWS) in Dresden.
„Unternehmen, die Material und Energie
einsparen, erhöhen damit ihre Innovationseffizienz“, hat Dr.
Michael Böl ausgemacht, Bereichsleiter bei der Deutschen
Energie-Agentur (dena) in Berlin. Mit einer Vielzahl von
Beratungsaktivitäten unterstützt die von drei Bundesministerien und der
KfW-Bankengruppe getragene Initiative Firmen dabei,
Energieeinsparpotenziale zu erkunden und zu nutzen.
Dennoch – so zeigt eine aktuelle
dena-Umfrage bei Unternehmen zum Thema Druckluft – schöpfen
Firmen das vorhandene Einsparpotenzial nicht einmal zu einem Drittel
aus. Böl rät: „Nicht auf die Optimierung einzelner Komponenten
beschränken, sondern immer das gesamte System vom Erzeuger bis zum
Verbraucher unter die Lupe nehmen.“
Dass Firmen davon immens profitieren, zeigt
eine Auswertung von 30 durchgeführten Erstberatungen – 90 Prozent davon
in mittelständischen Firmen mit bis zu 249 Mitarbeitern. „Die Berater
haben ein Einsparpotenzial von mehr als einer Million Euro pro Jahr
aufgespürt“, berichtet Dr. Wolfgang Domröse, Leiter der
Deutschen Materialeffizienzagentur (demea) in Berlin.
„Treibender Faktor zur Umsetzung nachhaltiger
Verhaltensweisen ist der wirtschaftliche Vorteil“, sagt Dr.
Peter Jahns, Leiter der Effizienz-Agentur NRW in Duisburg.
Welchen Nutzen eine Firma durch effizienten Einsatz von Energie und
Material hat, also insbesondere Material, aber auch Energie, kann Jahns
anhand von 350 Beratungsprojekten, die die Effizienz-Agentur im Laufe
von drei Jahren durchgezogen hat, eindrucksvoll belegen: „Damit sparen
die Firmen jährlich mehr als 16 Millionen Euro ein.“
Schmierung wirklich benötigt wird“, erläutert
Michael Hense von der J. Wagner GmbH in Markdorf. Und
es können nach Bedarf unterschiedliche Materialmengen auf Ober- und
Unterseite der Bleche aufgetragen werden.