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Story 036 – 2014 – Nachhaltigkeit Prozesse

Weltweit führendes Beispiel für Nachhaltigkeit

Hochtemperatur-Supraleiter-Technologie zur Bolzen-Erwärmung

Zur Erwärmung von Guss-Bolzen für das Strangpressen kommt bei Wieland ein ganz neues, besonders energieeffizientes Verfahren zum Einsatz: Die Hochtemperatur-Supraleiter-Technologie arbeitet mit extrem starken Magnetfeldern, die den Bolzen durchdringen und so eine homogene Erwärmung liefern.

Halbzeuge erfordern bei ihrer Herstellung mehrmals eine Erwärmung auf vergleichsweise hohe Temperaturen – nicht nur beim Schmelzen und Gießen, sondern auch bei der Warmumformung beim Pressen oder Walzen und beim Prozessschritt Wärmebehandlung. Hierbei wird der Werkstoff auf bis zu 80 Prozent der homologen Schmelztemperatur erhitzt. All diese Glühungen sind nacheinander durchzuführen, jedes Mal muss das Material – ausgehend von Raumtemperatur – neu erwärmt werden. Ein sehr energieintensives Vorgehen und für Wieland Grund genug, die Prozesse hinsichtlich des Energieverbrauchs mit innovativen Lösungen zu optimieren und möglichst energieeffiziente Verfahren einzusetzen.

Ein beeindruckendes Beispiel hierfür ist die Einführung der Hochtemperatur-Supraleiter-Technologie (HTS) zur Induktionserwärmung von Strangpress-Bolzen. Bei diesem Verfahren wird der zu erwärmende Pressbolzen innerhalb eines enorm starken Magnetfeldes positioniert und durch starke Elektromotoren in Rotation versetzt. Der Clou dabei: Durch die supraleitende Eigenschaft der Magnetspule arbeitet diese weitgehend verlustfrei mit Wirkungsgraden von 60–80 Prozent, massive Kühlsysteme sind nicht erforderlich.

Dies bedeutet einerseits eine gegenüber anderen Verfahren deutlich verbesserte Energieeffizienz und damit ein wichtiger Beitrag zum nachhaltigen Umgang mit Ressourcen. Ein weiterer Vorteil ist die optimale Temperaturhomogenität: Die im Werkstück selbst induzierten Ströme haben eine große Tiefenwirkung, erwärmen den Bolzen also sehr gleichmäßig, quasi „von innen heraus“. Ein Effekt, der vorbildliche Qualitätsbedingungen im weiteren Warmumformvorgang schafft.

Bereits 2007 führte Wieland in enger Zusammenarbeit mit seinem Lieferanten dieser Anlagen eine Vorstudie durch. Zahlreiche Abstimmungen und Veränderungen waren nötig, bis 2010 die erste Anlage zur Wellen- und Flanscherwärmung in Betrieb gehen konnte. Der erste HTS-Bolzenerwärmer ging 2014 in Vöhringen in den Serienbetrieb. Wie innovativ und verfahrenstechnisch anspruchsvoll die HTS-Technologie ist, wird daran deutlich, dass weltweit bis heute nicht einmal eine Handvoll solcher Anlagen existiert.

Bolzen beim Ladevorgang

Bolzen beim Ladevorgang in die HST-Anlage. Deutlich sind die beiden „Teller“ zu sehen, zwischen die das Werkstück geklemmt wird.

Elektromotoren

Um den Bolzen im Magnetfeld in Rotation zu versetzen, sind starke Elektromotoren – hier gut zu sehen – erforderlich. Auf jedes Werkstück wirkt eine Antriebskraft von 800 Kilowatt.