Trocknungsanlagen und Folgeprozesse nach der Galvanik sind energie-, zeit- und kostenintensiv. Alle drei Parameter wollte der Hersteller für hochpräzise Tiefziehteile und innovative Umformlösungen STÜKEN aus Rinteln deutlich optimieren – und hierfür den gesamten Folgeprozess nach der Oberflächenbehandlung automatisieren. Unsere Lösung lag in der Kombination von Zentrifugentrocknungs- und Wärmepumpen-Technologie – und in der zusätzlichen Implementierung einer hocheffizienten und komplexen Lösung zum Umladen der getrockneten Teile in verschiedene Behältergrößen.
Ziel 1 der Oberflächenbehandlung: Energie einsparen und Trocknen im Niedertemperaturbereich
Bereits seit 1990 sind bei STÜKEN WMV-Zentrifugen als Trocknungsanlagen im Einsatz. „In die bisherigen Stand-Alone-Lösungen mussten die nassen Teile, die aus der Galvanik kamen, für die nachfolgende Oberflächenbehandlung manuell umgefüllt werden“, erklärt der Projektleiter der WMV Sascha Meuser. Er hat das Projekt von Anfang federführend betreut. „Die behandelten Bauteile wurden dann mit viel Wärme rund eine halbe Stunde lang getrocknet. Zum Verpacken waren die Teile zu heiß. Sie mussten zum Abkühlen noch eine Weile zwischengelagert werden.“
Diesen aufwändigen Prozess wollte STÜKEN automatisieren und beschleunigen. An oberster Stelle stand hierbei die Energieeinsparung. Dicht gefolgt von dem Wunsch nach einer Trocknung im Niedertemperaturbereich. Die ideale Teiletemperatur nach dem Trocknen in der Trocknungsanlage sollte zwischen 37 und 42 Grad liegen. „Damit sollte erreicht werden, dass sich bei den verpackten Teilen kein Kondenswasser mehr bildet,“ so Meuser.
Mit der Kombination aus Zentrifugen- und Wärmepumpen-Technologie zu höchster Effizienz
„Unsere ersten Tests rein auf Basis der Zentrifugen-Technologie waren nicht zielführend“, erinnert sich der Projektleiter, der bereits seit 2015 bei der WMV an Bord ist. „Der Trockenvorgang als essenzieller Teil der Oberflächenbehandlung benötigte ausreichend Volumenstrom, den wir nur über eine komplizierte Verrohrung mit Zusatzventilatoren bewältigen konnten“. Die Lösung: Eine Optimierung des Trocknungsprozesses mit Hilfe der Wärmepumpentechnologie des Trocknerherstellers Harter.
STÜKEN selbst hatte bereits Erfahrung mit der energiesparenden Wärmepumpentrocknung von Harter. Auch wir hatten schon Vorkenntnisse mit dem Trocknerhersteller. So haben wir STÜKEN vorgeschlagen, mit Wärmepumpen im Niedertemperaturbereich zu trocknen. „In unserem hauseigenen Technikum haben wir die Bauteile von STÜKEN mit einem Wärmepumpenmodul vom Typ Airgenex von Harter ausführlich und durchgehend getestet“, so Meuser. Bis zum Ende der Inbetriebnahme konnten wir die gewünschten Trocknungsparameter in der neuen Trocknungsanlage erfolgreich umsetzen: Dank der gezielten Luftführung kann das gesamte Teilespektrum von STÜKEN – bis hin zu Mikroteilen – homogen getrocknet werden. Zudem stellt ein Luftfeuchtigkeitssensor sicher, dass die Feuchtigkeitswerte innerhalb des gewünschten Bereichs bleiben, um eine effiziente, gleichmäßige und schonende Trocknung des Materials zu gewährleisten.
Die neue STÜKEN-Trocknungsanlage erfüllt alle Leistungsvorgaben
In der neuen Trocknungsanlage wurden drei neue Schwenkzentrifugen mit einem neuen Dual-System verbaut. Die Funktion ist einzigartig auf dem Markt. Sie kombiniert trockene energiesparende Luft aus dem Wärmepumpenmodul und ermöglicht, komplizierte Teile mit einem Zusatzheizmodul zu trocknen. Für die optimale Umwälzung der Luft sorgt ein stufenlos regelbarer EC-Umluftventilator an jedem Zentrifugengehäuse.
Die neue Trocknungsanlage ist für den Durchsatz von 2 Galvaniklinien optimal ausgelegt:
- Jede Schwenkzentrifuge kann an das Teilespektrum angepasst werden
- Drehzahl, Neigungswinkel und Umwälzintervalle werden automatisch per SPS-Steuerung auf die Teilegeometrie abgestimmt
- Kondensationstrocknen erfolgt im Niedertemperaturbereich von 50°C
- Einsparung von 50% der Trocknungszeit
- Zirka 12,5 KW Nennleistung der Trocknungsanlage im Produktionsbetrieb ermöglicht eine Energieeinsparung von zirka 75%
- Prozessüberwachung durch Luftfeuchtigkeitssensor
Ziel 2 der Oberflächenbehandlung: Das komplexe Teilespektrum in die richtigen Behälter füllen
Die Aufgabe bestand darin, fünf verschiedene Behältergrößen und damit einhergehend auch unterschiedliche Behälteranzahlen pro Halbpalette in der richtigen Reihenfolge den jeweiligen Chargen zuzuordnen und gleichzeitig zu palettieren.
Diese Herausforderung, konnten wir in Zusammenarbeit mit der AMT Automatisierungstechnik GmbH meistern, über die SAP-Schnittstelle und Leitrechnersystem wurde dem Ganzen eine Logik verpasst.
„Wir haben es geschafft, im Team den aufwändigen manuellen Umfüllprozess zu lösen und in einen automatisierten Prozess umzuwandeln. Gleich der erste Versuch mit STÜKEN in unserer Fertigung war erfolgreich“, erinnert sich Meuser.
Eine vollautomatisierte Lösung und Erleichterung für die Mitarbeitenden
Aus dem Pilotprojekt Kombination von Zentrifugen- und Wärmepumpentrocknung entwickelte sich eine nahezu vollautomatisierte Lösung. Der übergeordnete Leitrechner visualisiert und protokolliert, bei jedem Schritt, ob die Ist-Werte erreicht werden. Mittels Barcode-Scanner wird zudem sichergestellt, dass jede Charge in den richtigen Behälter gefüllt wird. „Das ist auch eine Erleichterung für die Mitarbeitenden, die für die Folgeprozesse verantwortlich sind“, erklärt Meuser.
Nur noch der Umladeprozess von der Galvaniktrommel in die Zentrifugentrommel funktioniert manuell. „Diesen Prozess können wir aus rein baulichen Gründen nicht automatisieren“, so Meuser, „es fehlt schlicht und ergreifend der Platz.“
Zitat Stüken
„Die Kosten für Energie für die produzierende Wirtschaft haben sich am Standort Deutschland in jüngster Vergangenheit deutlich erhöht. Eine weitere große Herausforderung ist die Diversifizierung in sich weltweit schnell verändernden Märkten wie bspw. der Elektromobilität. An diesen und weiteren Transformationen arbeitet STÜKEN aktuell zielstrebig in Richtung eines Produktionssystems 4.0. Einen weiteren wichtigen Schritt in Richtung Energieeffizienz und flexibler Automatisierung haben wir im letzten Jahr mit der neuen Trocknungsanlage von WMV getan.“