Nachhaltiges Metallschneiden

Ein schlecht gewähltes Werkzeug oder eine schlecht gewählte Bearbeitungsstrategie kann den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg in einem Metallbearbeitungsvorgang ausmachen. Abfallmaterial, geringe Produktivität und Ausschussteile sind Anzeichen für einen unzureichenden Bearbeitungsprozess. Sie sind auch Anzeichen einer nicht nachhaltigen Bearbeitung.

Mit den richtigen Werkzeugen und Prozessen können beim Schneiden von Metall jedoch viele Nachhaltigkeitsgewinne erzielt werden. Doch viele Maschinenwerkstätten erkennen diese Vorteile nicht.

Metall ist das Rückgrat der heutigen industrialisierten Welt. Von Stahl in unseren Gebäuden und Aluminium in unseren Autos bis hin zu Titan in modernen Flugzeugen und Kupfer in der Elektronik – Metalle sind wichtige Bausteine ​​unserer Wirtschaft. Und ihre Verbreitung wird nicht abnehmen.

Während Regierungen auf der ganzen Welt Pläne zur Dekarbonisierung umsetzen, wird die Nachfrage nach erneuerbaren Technologien dazu führen, dass unsere Abhängigkeit von Metallen weiter steigt. Tatsächlich berichtet die „Iron and Steel Technology Roadmap“ der Internationalen Energieagentur (IEA), dass die weltweite Nachfrage nach Stahl bis 2050 um mehr als ein Drittel steigen wird.

Doch mit der steigenden Metallnachfrage steigen auch die Erwartungen an die Art und Weise, wie Metalle beschafft, produziert und in der Fertigung verwendet werden. Und das bedeutet, auf Nachhaltigkeit zu achten.

Die Herstellung von Metallen galt lange Zeit als kohlenstoffintensiver Prozess. Es stimmt zwar, dass bei der Stahlherstellung viele Emissionen entstehen, die Industrie hat jedoch erfolgreiche Fortschritte bei der Reduzierung dieser Auswirkungen gemacht. Grüne Stähle ersetzen beispielsweise Kokskohle, die traditionell für die erzbasierte Stahlerzeugung benötigt wird, durch erneuerbaren Strom und Wasserstoff. Dadurch werden die Kohlenstoffemissionen während des Metallproduktionsprozesses drastisch reduziert.

Während jüngste Innovationen wie grüner Stahl der Metallindustrie eine nachhaltigere Zukunft bescheren könnten, gibt es mehrere andere Technologien, die Metallbearbeitungsprozesse nachhaltiger machen können. Hersteller müssen sich dieser Methoden stärker bewusst werden, wenn sie die Nachhaltigkeitsherausforderungen von morgen bewältigen wollen.

Für Maschinenwerkstätten, deren Aufgabe es ist, schwer zu bearbeitende Metalle mit engen Toleranzen und höchster Oberflächenqualität in gewünschte Formen zu schneiden, sind die richtigen Werkzeuge und das richtige Fachwissen unerlässlich. Konkret soll das Werkzeug zu effizienteren und weniger verschwenderischen Bearbeitungsprozessen beitragen und große Nachhaltigkeitsvorteile bieten.

Die Verschrottung von Bauteilen ist ein Faktor, der eine Werkstatt daran hindert, Höchstleistungen zu erbringen. Häufige Situationen, die zu Ausschuss führen, sind die Verwendung falscher Werkzeuge, menschliche Fehler bei der Maschinenprogrammierung und unerkannte Abweichungen im Rohmaterial, die zu unvorhersehbaren Bearbeitungsproblemen führen. Darüber hinaus hat Abfall schwerwiegende Auswirkungen auf die Umwelt, wenn er nicht recycelt wird. Tatsächlich schätzt die Weltbank, dass die von der Industrie produzierten Abfälle 18-mal höher sind als die von Kommunen auf der ganzen Welt produzierten festen Abfälle.

Wenn Maschinenwerkstätten den Ausschuss reduzieren wollen, müssen sie die richtigen Werkzeugeinstellungen und Schnittdaten implementieren. Wenn diese Faktoren nicht berücksichtigt werden, kann dies zu unregelmäßigem Werkzeugverschleiß und einer unvorhersehbaren Standzeit des Einsatzwerkzeugs führen – dies führt zu Ausschussausschüssen und wiederum zu Ausschuss.

Mit dem CoroPlus Productivity Improvement Program von Sandvik Coromant liefert die Maschinenüberwachungstechnologie Dateneinblicke in Echtzeit, auf die aus der Ferne zugegriffen werden kann, um eine detaillierte Analyse einer kompletten Produktionszelle bis hin zum Schneidwerkzeug zu ermöglichen.

Die Wahl des Werkzeugs ist besonders wichtig für die Abfallreduzierung beim Drehen, einem üblichen Drehbearbeitungsvorgang. Effizientes Stahldrehen kann durch die Reduzierung von Ausschuss und Komponentenausschuss als Teil einer wirksamen Strategie zur Senkung der Produktionskosten innerhalb einer bestehenden Bearbeitungskonfiguration erreicht werden. Die Strategie könnte darin bestehen, die Maschinennutzung zu maximieren oder zuverlässigere Werkzeuglösungen wie den Einsatz auszuwählen, um die Kosten pro Teil zu senken.

Doch was zeichnet ein zuverlässigeres Werkzeug aus?

Für eine sichere und produktive Bearbeitung sollten Drehsorten in Betracht gezogen werden, die eine lange und vorhersehbare Werkzeugstandzeit mit guter Spankontrolle bieten. Die Wahl eines Werkzeugs mit längerer Lebensdauer in Kombination mit größerer Verschleiß- und Hitzebeständigkeit kann greifbare Vorteile bringen, wie z. B. die Minimierung ungeplanter Stopps oder die Reduzierung von Materialverschwendung durch das Werkstückmaterial oder den Hartmetalleinsatz selbst. Dies alles sind notwendige Voraussetzungen für eine nachhaltige Zerspanung.

Bei Sandvik Coromant verwenden wir beispielsweise recycelte Materialien in unseren Drehsorten, um die Produktion unserer Kunden nachhaltiger zu gestalten. Eines der Kriterien in unserem Entwicklungsprojekt ist es, den Einsatz von recyceltem Material zu erhöhen und gleichzeitig den Abfall zu reduzieren.

Während das Bewusstsein für Nachhaltigkeit in nahezu allen Branchen an Dynamik gewinnt, nimmt auch die digitale Transformation zu. 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 haben auch als Weckruf für Hersteller gedient, die bei der Umsetzung von Industrie 4.0-Strategien im Rückstand sind.

Die Vorteile von Industrie 4.0 für Hersteller sind mittlerweile allgemein bekannt: Sie hilft Managern und Mitarbeitern, fundiertere Entscheidungen zu treffen, führt zu höherer Produktivität, reduziert Produktionsfehler und unterstützt höhere Gewinne. Ein weniger erkannter Vorteil von Industrie 4.0 ist jedoch die entscheidende Rolle, die sie für die Nachhaltigkeit spielt.

In der Vergangenheit stützten sich Werksleiter bei Bearbeitungsentscheidungen auf die Initiative und Erfahrung ihrer Mitarbeiter. Andererseits können Maschinen, die über das Internet der Dinge (IoT) verbunden sind, die unschätzbare Erfahrung menschlicher Arbeiter verbessern und neue Möglichkeiten für Transparenz, optimierte Planung und rationalisierte Produktion bieten. Vor diesem Hintergrund können mehrere heute verfügbare digitale Dienste Herstellern dabei helfen, nachhaltigere Produktionsprozesse umzusetzen.

Ein guter Ausgangspunkt für jede Nachhaltigkeitsstrategie ist die Durchführung einer Prüfung des aktuellen Status einer Anlage mit datengestützten Erkenntnissen. Dieser Ansatz kann mehrere Bereiche der Ineffizienz identifizieren, die die Produktivität und Nachhaltigkeit einer Maschinenwerkstatt beeinträchtigen könnten. Wenn in einer Anlage beispielsweise vorzeitiger Werkzeugverschleiß, mangelhafte Oberflächengüten oder hohe Maschinenstillstandszeiten auftreten, können die von Sensoren gesammelten Daten den Bedienern dabei helfen, fundierte Verbesserungen an ihrem Bearbeitungsprozess vorzunehmen, um Abfall zu reduzieren und die Energieeffizienz zu steigern.

Ein paar falsch informierte Entscheidungen können den Unterschied zwischen einer produktiven, nachhaltigen Metallzerspanung und einem verschwenderischen Bearbeitungsprozess ausmachen. Je mehr wir uns jedoch der Auswirkungen der Metallbearbeitung auf die Umwelt bewusst werden, desto mehr werden Innovationen realisiert, die die Reputation der Branche deutlich verbessern können.

Dazu gehört die Suche nach nachhaltigeren Wegen, nicht nur Metalle zu produzieren, sondern auch zu bearbeiten – zum Wohle der Menschen, des Planeten und des Profits.

Durch Sensoren gesammelte Daten helfen Bedienern dabei, ihren Bearbeitungsprozess fundiert zu verbessern, um Abfall zu reduzieren und die Energieeffizienz zu steigern.

Beispielsweise ist das CoroPlus Productivity Improvement Program (PIP) eine Möglichkeit, Ineffizienzen aufzudecken. Beim PIP handelt es sich um einen strukturierten Prozess, der auf einer einzelnen Maschine, einer Prozesskette oder im gesamten Werk durchgeführt werden kann. Zu Beginn des Prozesses identifizieren die Experten von Sandvik Coromant Ineffizienzen in der Produktion und installieren von dort aus Maschinenüberwachungslösungen, die Dateneinblicke in Echtzeit liefern. Auf diese Daten kann aus der Ferne zugegriffen werden, um eine detaillierte Analyse einer kompletten Produktionszelle bis hin zum Schneidwerkzeug zu ermöglichen.

CoroPlus PIP kann Hersteller dabei unterstützen, Kosten zu senken und Ineffizienzen zu reduzieren, trägt aber auch dazu bei, den Herstellungsprozess nachhaltiger zu gestalten. Indem das Programm sicherstellt, dass die Maschinen so effizient wie möglich laufen, und die Bearbeitungszeit verkürzt, kann es Verschwendung vermeiden und den Energieverbrauch senken. Nicht zuletzt werden wichtige Vermögenswerte – die Menschen vor Ort – bessere Arbeitsbedingungen haben und gleichzeitig wissen, dass die Maschinenprozesse reibungslos, stabil und vorhersehbar sind.

Matilda Gynnerstedt ist Leiterin des Produktmanagements für Drehen bei Sandvik Coromant, 295 Maple Lane, Mebane, NC 27302, www.sandvik.coromant.com.