Nachhaltigkeit und prozesssichere Werkzeuge Nachhaltige Zerspanung

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Bei der Metallbearbeitung kann eine schlechte Wahl des Werkzeugs oder der Bearbeitungsstrategie den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg ausmachen. Die Verschwendung von Material, eine hohe Ausschussquote sowie eine geringe Produktivität sind Anzeichen für einen nicht optimalen Bearbeitungsprozess – und für eine nicht nachhaltige Bearbeitung.

Auch wenn sich mit den richtigen Werkzeugen und Verfahren bei der Zerspanung erhebliche Nachhaltigkeitsgewinne erzielen lassen, nutzen noch immer viele Fertigungsunternehmen diese Vorteile nicht. Matilda Gynnerstedt, Head of Product Management for Turning bei Sandvik Coromant, stellt Werkzeuge und Technologien vor, die die Produktivität steigern, Abfälle reduzieren und die Nachhaltigkeit der Metallzerspanung verbessern.

Metalle: Bedeutung wird nicht abnehmen

Metalle sind das Rückgrat der Industrie – vom Stahl in Gebäuden und Aluminium in Autos über Titan in modernen Flugzeugen bis hin zu Kupfer in der Elektronik sind sie wichtige Bausteine der Wirtschaft. Und ihre Bedeutung wird auch in Zukunft nicht abnehmen, da Regierungen auf der ganzen Welt Pläne zur Dekarbonisierung umsetzen. Hierdurch wird die Nachfrage nach erneuerbaren Technologien die Abhängigkeit von Metallen weiter ansteigen lassen. Der Stahl- und Eisentechnologie-Roadmap der Internationalen Energieagentur (IEA) zufolge wird die weltweite Nachfrage nach Stahl bis 2050 um mehr als ein Drittel zulegen. Damit steigen aber auch die Erwartungen an die Art und Weise, wie Metalle beschafft, hergestellt und in der Produktion verwendet werden.

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Fortschritte bei der Reduzierung von Emissionen

Die Herstellung von Metallen gilt seit langem als emissionsintensiver Prozess. Doch die Industrie hat erfolgreiche Fortschritte bei der Verringerung ihrer negativen Effekte gemacht. Beispielsweise wird bei der Herstellung «grüner Stähle» Kokskohle, die traditionell für die erzbasierte Stahlerzeugung benötigt wird, durch erneuerbaren Strom und Wasserstoff ersetzt. Dadurch können die CO₂-Emissionen bei der Metallherstellung drastisch reduziert werden.

Innovationen wie grüner Stahl können der Metallindustrie eine nachhaltigere Zukunft bescheren. Überdies gibt es aber noch eine ganze Reihe anderer Technologien, die Metallbearbeitungsprozesse nachhaltiger machen können. Fertigungsunternehmen sollten diese Methoden kennen, wenn sie die Nachhaltigkeitsherausforderungen von morgen bewältigen wollen.

Das richtige Werkzeug wählen

Gerade für Fertigungsunternehmen, die schwer zu bearbeitende Metalle mit engen Toleranzen und höchster Oberflächenqualität zerspanen, sind die richtigen Werkzeuge und das erforderliche Fachwissen unerlässlich. Vor allem die Werkzeuge sollten zu einem effizienteren, weniger verschwenderischen Bearbeitungsprozess beitragen und Bemühungen um mehr Nachhaltigkeit unterstützen.

Die Verschrottung von Bauteilen ist ein Faktor, der Spitzenleistungen verhindert. Häufige Gründe für die Verschrottung von Bauteilen sind die Verwendung falscher Werkzeuge, menschliche Fehler bei der Maschinenprogrammierung und unerkannte Schwankungen des Rohmaterials, die unvorhersehbare Bearbeitungsprobleme verursachen. Zudem können Abfälle, wenn sie nicht recycelt werden, negative Auswirkungen auf die Umwelt haben. Nach Schätzungen der Weltbank ist weltweit das Abfallaufkommen in der Industrie 18-mal höher als das in Kommunen.

Um den Ausschuss zu reduzieren, müssen Fertigungsunternehmen mit den richtigen Werkzeugeinstellungen und Schnittdaten arbeiten. Werden diese Faktoren nicht beachtet, kann es zu unregelmässigem Werkzeugverschleiss und unvorhersehbaren Standzeiten der Wendeschneidplatten kommen – und damit zu höherem Ausschuss.

Die Auswahl der Werkzeuge ist besonders wichtig, um die Verschwendung beim Drehen zu reduzieren. Effizientes Drehen von Stahl kann insbesondere durch die Verringerung des Ausschusses erreicht werden – als Teil einer effektiven Strategie zur Senkung der Produktionskosten innerhalb eines bestehenden Bearbeitungssetups. Eine solche Strategie kann die Maximierung der Maschinennutzung oder die Auswahl zuverlässigerer Werkzeuglösungen wie der Wendeschneidplatte beinhalten, um die Kosten pro Bauteil zu senken.

Was zeichnet zuverlässige Werkzeuge aus?

Für eine sichere und produktive Bearbeitung sollten Drehsorten in Betracht gezogen werden, die eine lange und vorhersehbare Standzeit sowie eine gute Spankontrolle bieten. Die Wahl eines Werkzeugs mit längerer Standzeit in Kombination mit höherer Verschleiss- und Hitzebeständigkeit bringt greifbare Vorteile wie die Minimierung ungeplanter Stopps oder die Verringerung von Schäden am Werkstückmaterial oder an der Hartmetall-Wendeschneidplatte. Das alles sind notwendige Voraussetzungen für eine nachhaltige Bearbeitung.

Das Engagement von Sandvik Coromant, recycelte Materialien für die eigenen Drehsorten zu nutzen, ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, der die Fertigung der Kunden nachhaltiger macht. Eines der Kriterien im Entwicklungsprojekt des schwedischen Unternehmens liegt darin, den Einsatz von recyceltem Material in Werkzeugen zu erhöhen und den Abfall zu reduzieren.

Die Geschichte des Hartmetalls bei Sandvik Coromant

100 Jahre Hartmetall

Wie Industrie 4.0 Nachhaltigkeit unterstützt

Ebenso wie das Bewusstsein für Nachhaltigkeit nimmt auch die digitale Transformation in fast allen Branchen an Fahrt auf. In einer Umfrage unter mehr als 400 globalen Fertigungsunternehmen gaben 94 Prozent der Befragten an, dass Industrie 4.0 dazu beigetragen hat, ihren Betrieb während der Pandemie am Laufen zu halten. Die Herausforderungen von Covid-19 waren ein Weckruf für viele Hersteller, die bei der Umsetzung von Industrie-4.0-Strategien hinterherhinken.

Die Vorteile von Industrie 4.0 für Fertigungsunternehmen sind längst bekannt: Die Digitalisierung der Fertigung hilft Managern und Mitarbeitern, fundiertere Entscheidungen zu treffen, führt zu einer höheren Produktivität, trägt massiv dazu bei, Produktionsfehler zu reduzieren, und ermöglicht höhere Gewinne. Weniger bekannt ist jedoch die entscheidende Rolle, die Industrie 4.0 für die Nachhaltigkeit spielt.

IOT: Implementierung nachhaltiger Produktionsprozesse unterstützen

In der Vergangenheit haben Werksleiter ihre Entscheidungen über Bearbeitungsprozesse fast ausschliesslich auf die Initiative und Erfahrung ihrer Mitarbeiter gestützt. Maschinen, die über das Internet der Dinge (IoT) vernetzt sind, können die unschätzbaren Erfahrungen menschlicher Mitarbeiter erweitern und bieten zusätzlich neue Möglichkeiten für Transparenz, optimierte Planung und rationalisierte Produktion. Vor diesem Hintergrund gibt es heute eine Reihe digitaler Dienstleistungen, die Fertigungsunternehmen bei der Implementierung nachhaltiger Produktionsprozesse unterstützen.

Ein guter Ausgangspunkt für jede Nachhaltigkeitsstrategie ist die Durchführung eines Audits, das den aktuellen Status eines Werks erfasst und datengestützte Erkenntnisse liefert. Mit diesem Ansatz lassen sich ineffiziente Bereiche identifizieren, die die Produktivität und Nachhaltigkeit einer Fertigung beeinträchtigen. Wenn beispielsweise vor Ort vorzeitiger Werkzeugverschleiss, minderwertige Oberflächen oder hohe Maschinenstillstandzeiten auftreten, können die mithilfe von Sensoren gesammelten Daten den Maschinenbedienern helfen, ihre Bearbeitungsprozesse derart zu verbessern, dass weniger Abfall anfällt und die Energieeffizienz erhöht wird.

Verfügbare Lösung

Das «CoroPlus» Productivity Improvement Programme (PIP) ist eine der Lösungen, um Nachhaltigkeit und Effizienz zu verbessern. PIP ist ein bewährter, strukturierter Prozess, der an einer einzelnen Maschine, einer Prozesskette oder im gesamten Werk durchgeführt werden kann. Zu Beginn des Prozesses identifizieren Experten von Sandvik Coromant Ineffizienzen in der Produktion und installieren Maschinenüberwachungslösungen, die Dateneinblicke in Echtzeit ermöglichen. Diese Daten, auf die aus der Ferne zugegriffen werden können, bilden die Grundlage für eine eingehende Analyse der kompletten Produktionszelle bis hin zum Schneidwerkzeug.

«CoroPlus» PIP unterstützt Fertigungsunternehmen bei der Senkung von Kosten und der Verringerung von Ineffizienzen und trägt dazu bei, den Fertigungsprozess nachhaltiger zu gestalten. Indem es sicherstellt, dass Maschinen so effizient wie möglich laufen und die Bearbeitungszeit verkürzt wird, vermeidet das Programm Verschwendung und reduziert den Energieverbrauch. Nicht zuletzt werden auch die Arbeitsbedingungen für die Mitarbeiter vor Ort verbessert, da sie sich auf reibungslose, stabile und vorhersehbare Prozesse verlassen können.

Fazit

Schon einzelne Entscheidungen, die auf falschen Informationen beruhen, können den Unterschied zwischen einer produktiven, nachhaltigen Zerspanung und einem verschwenderischen Bearbeitungsprozess ausmachen. Je mehr man sich der Auswirkungen der Metallbearbeitung auf die Umwelt bewusst wird, desto besser ist man in der Lage, Innovationen umzusetzen, die die Legitimation der Industrie erheblich verbessern können. Dazu gehört auch die Suche nach nachhaltigeren Wegen, um Metalle nicht nur zu produzieren, sondern auch zu bearbeiten – für Mensch, Umwelt und Unternehmen. (böh)

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