Energieeffizienz im Druckguss: Wo Energie verbraucht wird und wo sie sich einsparen lässt

Wohin die Energie in einer Druckgusszelle fließt

Eine Broschüre des US-Energieministeriums zur Gießereiindustrie ordnet 55 % des Energieeinsatzes dem Schmelzen zu. Die Zahl ist älter und bezieht sich auf die gesamte Gießereibranche, bestätigt aber, was Druckgießer in ihren eigenen Betrieben sehen: Thermische Prozesse dominieren.

Erst messen, dann entscheiden

Ohne Daten bleiben Einsparmaßnahmen Vermutungen. In vielen Betrieben wird Energie nur am Hauptzähler erfasst. Unterzähler an Öfen, Maschinen und Kompressoren machen die Verteilung sichtbar.

• Energie pro Gutteil oder pro Kilogramm Gutguss als zentrale Kennzahl
• Grundlast in Pausen, an Wochenenden und bei Formwechseln
• Vergleich gleicher Maschinen oder Schichten
• Erfassung von Ausschuss und Kreislaufmaterial in Kilogramm, nicht nur in Stück

Einen systematischen Rahmen dafür bieten Energiemanagementsysteme nach ISO 50001.

Weniger Metall im Kreislauf, weniger Wärmeverlust

Jedes Kilogramm Metall, das nicht im Gutteil landet, muss erneut geschmolzen werden. Das Ausbringen – das Verhältnis von Gutgussgewicht zu vergossenem Metall – ist deshalb eine Energiekennzahl. Optimierte Anschnitte und Überläufe, stabile Prozesse und niedrige Ausschussquoten verringern die Menge an Kreislaufmaterial.

• Ofendeckel und -türen geschlossen halten, Dichtungen intakt halten
• Isolierung und Feuerfestzustellung regelmäßig prüfen – heiße Stellen am Mantel zeigen Verluste
• Warmhaltetemperaturen nicht höher einstellen, als der Prozess erfordert
• Lange Standzeiten und unnötige Pfannentransporte vermeiden
• Ofengröße und Schmelzleistung auf den tatsächlichen Bedarf abstimmen

Welcher Ofentyp zu welcher Aufgabe passt, beschreibt der Beitrag Dosierofen, Schmelzofen oder Warmhalteofen?. Gebrauchte Öfen finden Sie unter Öfen.

Hydraulik: Volumenstrom nur, wenn er gebraucht wird

Bei älteren Druckgussmaschinen treiben Motoren mit konstanter Drehzahl die Pumpen oft dauerhaft an – auch wenn die Maschine auf das Sprühen, die Entnahme oder den nächsten Schuss wartet. Drehzahlvariable Antriebe passen den Volumenstrom an den tatsächlichen Bedarf an.

Bühler bietet zum Beispiel für die Baureihen Carat und Ecoline ein ServoDrive-Upgrade an – einen frequenzgeregelten Motor in Kombination mit einer mehrstufigen Konstantpumpe – und gibt an, damit mehr als 40 % des elektrischen Energieverbrauchs der Maschine einsparen zu können. Solche Werte sind Herstellerangaben; die tatsächliche Einsparung hängt von Maschine, Zyklus und Anteil der Wartezeiten ab.

Formtemperierung, Sprühen und Kühlung

Die Form muss in einem Temperaturfenster gehalten werden: beim Anfahren beheizt, in der Produktion gekühlt. Temperiergeräte, isolierte Leitungen und ein gut ausgelegtes Kühlsystem in der Form halten dieses Gleichgewicht mit weniger Energie. Auch das Sprühen kühlt die Form – eine zu große Sprühmenge kostet Trennmittel, Druckluft und oft zusätzliche Heizenergie.

Hintergründe dazu bieten die Beiträge Temperierung im Druckguss und Formsprühen im Druckguss.

Druckluft: teuer und oft undicht

Druckluft ist eine der teuersten Energieformen im Betrieb. Laut dem Merkblatt der Compressed Air Challenge zu Leckagen können Undichtigkeiten 20–30 % der Kompressorleistung verschwenden; ein schlecht gewarteter Betrieb hat typischerweise eine Leckagerate von rund 20 % der gesamten Erzeugungskapazität, in einem gut gewarteten System sollte sie unter 10 % liegen.

• Regelmäßige Leckagesuche, z. B. mit Ultraschallgeräten, und zeitnahe Reparatur
• Prüfen, ob Ausblasvorgänge verkürzt oder ersetzt werden können
• Netzdruck nicht höher einstellen, als der anspruchsvollste Verbraucher benötigt
• Zellen, die nicht produzieren, von der Versorgung trennen

Gebrauchtmaschinen und Modernisierung

Energieeffizienz ist nicht nur eine Frage der neuesten Maschine. Auch die Herstellung einer neuen Maschine verbraucht Energie und Rohstoffe; eine Maschine in gutem Zustand weiter zu nutzen, vermeidet dies. Im Rahmen einer Überholung lassen sich ältere Maschinen zudem aufrüsten, etwa mit bedarfsgerechten Antrieben, sofern der Hersteller dies anbietet.

Mehr zur Rolle von Gebrauchtmaschinen in einer nachhaltigen Produktion auf der Seite Nachhaltige Alternative.

Stabile Prozesse sind die beste Energiemaßnahme

Energieeffizienz beginnt im Druckguss beim Metall: wenig Ausschuss, gutes Ausbringen und gut isolierte Öfen haben die größte Wirkung. Bedarfsgerechte Hydraulik, konsequentes Standby-Management, gutes Wärmemanagement und ein dichtes Druckluftnetz kommen hinzu. Wer die Energie pro Gutteil misst, kann Maßnahmen priorisieren und ihre Wirkung belegen.

Fragen zur Energieeffizienz im Druckguss