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Die neue Generation Wärmebehandlungsanlage – die Eine für alles

Die neue Generation Wärmebehandlungsanlage – die Eine für alles

22.04.2015
BPR-Engineering GmbH

Wenn es die Eine-für-Alles-Lösung gibt, dann ist sie der im westfälischen Rheda-Wiedenbrück gelegenen BPR-Engineering GmbH mit ihrem jüngsten Projekt „Entwicklung einer Durchlaufwarmbehandlungsanlage BPR.FLEXLINE 2000“ gelungen: Auf vier Etagen können unterschiedliche Strukturbauteiltypen gleichzeitig dem Wärmebehandlungsprozess unterzogen werden. Der technische Clou liegt jedoch in der Warmauslagerung in den Ebenen 2, 3 und 4. Dabei kann jede, der drei Ebenen individuell auf die Rezeptur des Bauteiltyps/Charge programmiert werden. Insgesamt können dann auf 3 Ebenen bei gleicher Temperatur auch 3 unterschiedliche Chargentypen mit ihren rezeptabhängigen Durchlaufzeiten warm ausgelagert werden. Die Kosteneinsparpotenziale durch die hohe Flexibilität der Anlage sind immens und, wie es oft so ist, entstehen die eigentlichen Innovationen aus dem Kundenbedürfnis heraus. Je mehr Bauteiltypen mit unterschiedlichen Rezepturen zusammengefasst und gleichzeitig in einer Anlagenlinie wärmebehandelt werden können, desto kürzer der gesamte Herstellungsprozess und je höher die Ausbringungsmenge und Gesamtkapazität – inklusive der Reduzierung von Handlingskosten.


Richtungsweisendes Anlagenkonzept – funktionell und wirtschaftlich


„Unser Anlagenkonzept basiert im Wesentlichen auf den Säulen der Funktionalität, Wirtschaftlichkeit, Energiekostenoptimierung und platzsparenden Integration in die vorhandene Produktionslandschaft des Kunden - fast könnte man von der eierlegenden Wollmilchsau reden“, erläutert Dipl.-Ing. Frank Herkenräder, Geschäftsführer der BPR-Engineering GmbH das Lastenheft zur Konstruktion der Anlage. Ausgehend von einem Teilespektrum bestehend aus klassischen Aluminium-Strukturbauteilen (u. a. Federbeinaufnahme, Gehängeaufnahme, Stoßdämpferaufnahme, Längsträger usw.) wurde die Anlage in vier Ebenen für die Wärmebehandlung konzipiert. In der ersten Ebene findet die Bestückung der Warenträger statt, die sowohl manuell als auch via Roboter erfolgen kann. Der bestückte Warenträger wird dann mittels Fördertechnik zum Lösungsglühen in den 25400 mm großen Ofen auf gleicher Ebene gefahren. Dieser glüht insgesamt 28 Warenträger, die in zwei Reihen nebeneinander angeordnet sind. Das Ganze erfolgt im Doppeltakt, also immer 2 Warenträger gleichzeitig. Als Beheizungskonzept entschied sich das Ingenieurteam von BPR-Engineering für einen Erdgasbrenner im Schutzrohr und nicht im Stahlrohr, der somit eine gleichmäßige Wärmeverteilung sicherstellt. Eine Temperaturmessung vor (wärmster Punkt) und nach der Charge (kältester Punkt) rundet das Lösungsglühkonzept ab. Im Anschluss daran werden die Chargen mittels einem Teleskopgabelsystem oder einem Kettenförderer sehr schnell in die Luftdusche zum Abschrecken der Bauteile befördert. Die Luftanströmung der Charge erfolgt von 4 unterschiedlichen Seiten. Dabei sind die jeweiligen Luftmengen/Geschwindigkeiten rezeptabhängig regelbar und die Luftströmung reversierend, sodass unterschiedliche Abkühlrezepturen gleichzeitig angewendet werden können. Die Abkühlung der Bauteile unter 200 °C erfolgt innerhalb von 120s. Nach dem Abschrecken werden die Bauteile mittels einem vollautomatischen Aufzug zur jeweils zugeordneten Ebene 2, 3 oder 4 in den 25400 mm großen Auslagerungsofen (ALO) befördert. Ähnlich wie bereits bei der Luftabschreckung mussten die BPR-Ingenieure auch hier eine rezeptabhängige Lösung je Bauteiltyp/Charge finden. Das Ergebnis: Insgesamt 84 Warenträger werden in zwei Reihen nebeneinander und jeweils zu dritt übereinander mit unterschiedlichen Zeiten je Ebene gleichzeitig warm ausgelagert. Auch hier findet das Beheizungskonzept mittels Erdgasbrenner im Schutzrohr Anwendung. Mittels einer angeschlossenen Speicherstrecke geht es dann zur Dechargierung, die sowohl manuell als auch via Robotor vollautomatisch erfolgen kann.


Kleine Extras große Wirkung


Kosteneinsparungen können aber nicht nur bei der Optimierung der Wärmebehandlung realisiert werden. Viel Potenzial sieht Frank Herkenräder ebenso in der richtigen Chargierung der Bauteile, die demzufolge notwendige Richtarbeiten nahezu ausschließen. In dem Fall der jüngsten Anlagenlösung BPR.FLEXLINE 2000 eine besondere Herausforderung, denn durch den hohen Automatisierungsgrad musste ein einheitliches „Handling“ zur Beförderung der Warenträger sichergestellt werden. Bei der Vielzahl verschiedener Bauteildimensionen und –geometrien eine echte Herausforderung. So entwickelten die Konstrukteure von BPR-Engineering einen einheitlichen Grundträger – bestehend aus Edelstahlrohren mit den BPR-spezifischen Aussparungen, um Material einzusparen und dadurch eine schnellere Aufheizzeit zu generieren und nicht zuletzt die Energiekosten deutlich zu senken. Mittels der Fixierung durch eine einseitige Steckverbindung konnte die individuelle Bauteilaufnahme gewährleistet werden. Auch in punkto Energiekostenoptimierung und der Schonung von Umweltressourcen setzt die Anlagentechnologie mit ihrem Konzept Maßstäbe: So wurde die Abgasenergie vom Lösungsglühofen abgeleitet und zur Erwärmung des Auslagerungsofens genutzt. Die Energieersparnis liegt bei mehr als 15 %. „Die Möglichkeiten für eine energieoptimierte Wärmebehandlung sind immens und noch lange nicht ausgeschöpft. Kombiniert man diesen Ansatz mit einer flexiblen Anlagentechnik, gewinnt der Kunde mehr Effizienz und Wirtschaftlichkeit im Gesamtprozess, was letztendlich zu einer besseren Wettbewerbsfähigkeit beiträgt“, erläutert Frank Herkenräder.

BPR.FLEXLINE 2000 - Komplettansicht

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