Effizienzsteigerung in der industriellen Produktion durch Nanobeschichtungen Das Beispiel RiNano

Transkript

1 Effizienzsteigerung in der industriellen Produktion durch Nanobeschichtungen Das Beispiel RiNano 1

2 Agenda I Einleitung II Motivation III Umsetzung IV Herstellung V Untersuchungsergebnisse VI Einfluss

3 Einleitung Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Kunden überzeugen wir nicht mit...grauem Einerlei...Me too Produkten...Ladenhütern

4 Einleitung Zukunft braucht Herkunft 1961 Die Mutter aller Schaltschränke: Der AE Der erste AE

5 Einleitung Rittal heute auf einen Blick Weltweit führender Hersteller von Schaltschränken und Gehäusesystemen über Mitarbeiter weltweit über 60 Tochtergesellschaften über Servicetechniker über 40 internationale Vertretungen 11 High-Tech Produktionsstätten mehr als 150 Vertriebs- & Logistik Center weltweit

6 Einleitung Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Rittal Produktpalette Schaltschrank-Systeme Elektronik-Aufbau-Systeme Systemklimatisierung Stromverteilung IT-Solutions Communication Systems

7 Einleitung Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Quellen des Innovationsdrucks Warum Innovation? Hohe Technologiedynamik Steigende Wettbewerbsintensität Verkürzte Produktlebenszyklen Marge/ Marktanteil

8 Einleitung Trend - Radar

9 Einleitung Trend - Radar

10 Einleitung Energieeffizizienz Rittal Produkte sind nachhaltig: Klimalösungen der Generation Blue e sparen bis zu 45 % Energie ein Die Managementsoftware RiZone optimiert komplette Rechenzentren auf Energieeffizienz

11 Potentielle Anwendungsbereiche Nanokeramische Vorbehandlung RiNano für TopTherm Kühlgeräte RiNano für Terminal-Systeme - Anti Fingerprint RiNano Edelstahlgehäuse - Anti Mikrobiell RiNano für Outdoor-Gehäuse - Anti Graffiti

12 Agenda I Einleitung II Motivation III Umsetzung IV Herstellung V Untersuchungsergebnisse VI Einfluss

13 Motivation Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Nanotechnologie von Rittal Kühlgeräte von Rittal sind eine Sekundärausrüstung an Werkzeugmaschinen und arbeiten in der Regel in verschmutzter Industrieumgebung

14 Motivation Nanotechnologie von Rittal Die häufigsten vorkommenden Verschmutzungen: Staub (z.b. von Schleifmaschinen) Abrieb Flusen (Textil, Kunststoff) Ölhaltige Luft Säurehaltige Luft

15 Motivation Kühlgeräte in der Gussbearbeitung

16 Motivation Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Kühlgeräte an Schaltschränken in der Textilindustrie

17 Motivation Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Kühlgeräte in der Kautschuk verarbeitenden Industrie

18 Motivation Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Heutige Lösungen Heute eingesetzte Lösungen Einsatz von Filtermatten unterschiedlichen Gütegrades Regelmäßige Reinigung der Verflüssiger mit Druckluft

19 Motivation Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Schaltschrankkühlung in der Bremsscheibenfertigung Bisheriger Zustand: Regelmäßige Wartung der Kühlgeräte ist notwendig, um sicheren und dauerhaften Betrieb zu gewährleisten. Wöchentlicher Filtermattenwechsel Filtermatte aus SK nach 5 Tagen Betriebszeit

20 Motivation Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Kundenaussagen zum Thema Wartung Aussagen von Kunden zum Thema Wartung Wartung wird nicht mehr durchgeführt! Wartung kostet zu viel Geld! Für diese Arbeiten haben wir kein Personal und kein Geld! Die Anlagen müssen so lange arbeiten, bis sie ausfallen!

21 Agenda I Einleitung II Motivation III Umsetzung IV Herstellung V Untersuchungsergebnisse VI Einfluss

22 Umsetzung der Nanotechnologie bei Rittal- Schaltschrankühlgeräten Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Mögliche Lösungsvorschläge Beschichtung mit herkömmlichen hydrophoben Lacken Beschichtung mit Schmutz abweisenden Nanolacken

23 Umsetzung der Nanotechnologie bei Rittal- Schaltschrankühlgeräten Warum Nanotechnologie? Vorteile: - Umweltfreundliche Herstellverfahren: herkömmlichen hydrophoben Lacken wurde für eine besseren Haftung auf Aluminium Chrom VI beigemischt; mittlerweile durch Chrom III bzw. zirkon- oder titanhaltige Materialien ersetzt - Bei Nanolacken kann auf diesen zusätzlichen Bearbeitungsschritt verzichtet werden

24 Umsetzung der Nanotechnologie bei Rittal- Schaltschrankühlgeräten Warum Nanotechnologie? Vorteile: Gezielte Einstellung gewünschter Eigenschaften möglich In diesem Fall schmutzabweisende Eigenschaften Basis sind Grundmaterialien mit höherer Bindungsenergie als heutige Lacke Effekt wirkt langfristig Beständig gegen Temperatur, UV-Licht, Umwelteinflüsse

25 Agenda I Einleitung II Motivation III Umsetzung IV Herstellung V Untersuchungsergebnisse VI Einfluss

26 Herstellung der Nanolackierung Vollkommen automatisierter Prozess Abflammen der Wärmetauscher Abdunsten und Lack einbrennen Unbeschichtetes Teil Beschichtung mit Nanolack

27 Herstellung der Nanolackierung Qualitätskontrollen - Wasserabtropftest Überprüfung der Qualität des Lackes Regelmäßige Qualitätskontrolle durch Oberflächenanalyse in öffentlichen Labors und stichprobenartig jeden Tag der Wasserabtropftest: - Gewicht des Wärmetauschers wird ermittelt - anschließend in Wasser getaucht - Gewicht wird wiederum ermittelt - bei ordnungsgemäßer Beschichtung darf Wassermenge eine definierte Menge nicht überschreiten

28 Herstellung der Nanolackierung Qualitätskontrollen - Wasserabtropftest Beispiel Wasserabtropftest 500W-Wandanbaugerät: Beschichtet Trockengewicht Nassgewicht Differenz g g g Ja Nein

29 Agenda I Einleitung II Motivation III Umsetzung IV Herstellung V Untersuchungsergebnisse VI Einfluss

30 Untersuchungsergebnisse Ergebnis Salzsprühtest Beispiel 500h Salzsprühnebeltest: konventioneller Lack mit Nanolack beschichteter Wärmetauscher Keine Korrosion!

31 Untersuchungsergebnisse Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Rasterelektronenmikroskop Uni Giessen Ergebnisse der Rasterelektronenmikroskopie (REM) bei facher Vergrößerung und der Enerigiedispersiven Röntgenanalytik (EDX). Oberfläche unbeschichtet Oberfläche Nano beschichtet Poröse Geflechtsstruktur die hauptsächlich aus Aluminiumoxid und Sauerstoff besteht. Homogene, sehr glatte obere Schicht ohne Risse. Anteile Sauerstoff, Silizium und Kohlenstoff. Durch den Kohlenstoffanteil wird die Oberfläche flexibler.

32 Untersuchungsergebnisse Anwendervorteile: TopTherm & RiNano sauberer Wärmetauscher längere Wartungsintervalle kein Leistungsabfall höhere Energieeffizienz leichte Reinigung keine Filtermatten

33 Untersuchungsergebnisse Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Teststellungen

34 Untersuchungsergebnisse aus Testapplikationen Testbetrieb in Schleiferei im Werk Herborn Testgerät in Schleiferei - Testdauer: 17 Monate - Verflüssiger halbseitig lackiert - Standort: Schleiferei - Belastung durch feinen Schleifstaub in der Luft

35 Untersuchungsergebnisse aus Testapplikationen Testbetrieb in Schleiferei im Werk Herborn Mit Nano-Lack beschichteter Verflüssiger unbeschichtet beschichtet

36 Untersuchungsergebnisse aus Testapplikationen Einsatz in Fertigung von Kohlebürsten für Elektromotoren Testgerät in Fertigung von Kohlebürsten für Elektromotoren W-Wandanbau-Kühlgerät - Betrieb seit 44 Monaten - Verflüssiger vollständig beschichtet - Standort: Schaltschrank neben Maschine zur Herstellung der Kohlebürsten - Belastung durch Graphitstaub in der Luft

37 Untersuchungsergebnisse aus Testapplikationen Einsatz in Fertigung von Kohlebürsten für Elektromotoren 10. Februar Mai Juli September 2009

38 Untersuchungsergebnisse aus Testapplikationen Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Schaltschrankkühlung in der Bremsscheibenfertigung bei Audi

39 Untersuchungsergebnisse aus Testapplikationen Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Schaltschrankkühlung in der Bremsscheibenfertigung bei Audi 1500W Wandanbau Kühlgerät Betrieb seit Juni 2005 in Betrieb Keine Filtermatte Bisher keine Wartung Belastung durch: Guss-Staub Hohe Umgebungstemperaturen teilweise ölhaltige Umgebungsluft

40 Untersuchungsergebnisse aus Testapplikationen Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Nanobeschichtung: Testgerät bei Audi Im Gerät hat sich am Kompressor Ölschlamm niedergeschlagen. Die Untersuchung mit dem Endoskop zeigt jedoch keine Verschmutzung am Verflüssiger

41 Untersuchungsergebnisse aus Testapplikationen Nanobeschichtung: Testgerät bei Audi Gerät mit RiNano-beschichtetem Verflüssiger (Baudatum ) in Betrieb seit Herbst 2005, seitdem keine Wartung und Reinigung

42 Untersuchungsergebnisse aus Testapplikationen Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Kommentar Herr Vielwerth Instandhaltung Audi Mit RiNano reduzieren wie Betriebskosten weil: weniger Wartung Keine Filtermatten Weniger Fehler durch falsche und mangelnde Wartung Dies erhöht unsere Anlagenverfügbarkeit und somit unsere Produktivität

43 Untersuchungsergebnisse aus Testapplikationen Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Erfahrungen unserer Kunden mit RiNano - Kühlgeräten Die Geräte laufen seit ca. einem Jahr störungsfrei in rauhen Fertigungsbereichen Herr Dux, Volkswagen Hannover Generell denke ich, dass die RiNano Beschichtung sich positiv auf dem Verschmutzungsgrad in den Klimageräten auswirkt. Herr Keune, VW Salzgitter Die Geräte arbeiten seit fast einem Jahr störungsfrei. Herr Behmel, VW Kassel

44 Untersuchungsergebnisse aus Testapplikationen Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Erfahrungen unserer Kunden mit RiNano - Kühlgeräten

45 Agenda I Einleitung II Motivation III Umsetzung IV Herstellung V Untersuchungsergebnisse VI Einfluss

46 Einfluss der Nanotechnologie Energieeffizienz

47 Einfluss der Nanotechnologie Effizienzlabel für Schaltschrank-Kühlgeräte

48 Einfluss der Nanotechnologie Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Definierte Verschmutzung mit ASHRAE Staub Energiekosten KWh verschmutzt KWh sauber CO2 Ausstoß [kg CO2] kg 1915 kg 910 kg verschmutzt sauber Differenz Dauerhaft hoher Wirkungsgrad bei belasteter Umgebungsluft durch Nano-Technologie.

49 Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz Fortschrittliche Positive Testergebnisse Technologie bei... Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Weiterentwicklung zur Blue e Baureihe Energie- Einsparungen bis zu 70%

50 Einfluss der Nanotechnologie Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Energieeffizienz Blue e Kühlgerät Teststellung bei VW, Deutschland Vergleich altes Design-Kühlgerät inkl. Filter mit filterlosem RTT Blue e Kühlgerät

51 Einfluss der Nanotechnologie Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz Der Test hat gezeigt: Wirrflies- Filter nach 1 Woche RiNano SK : 2,5 kw Design Kühlgerät (Bj: 2001) Nach 1 Woche (mit Filtermatte): Nutzkühlleistung von 2580 W auf 1806 W Einsatz 2 kw Gerät mit RiNano möglich SK : 2 kw RTT mit RiNano (Bj: 2007) Nach 14 Monaten (mit RiNano): Nutzkühlleistung bleibt bei 2000 W

52 Einfluss der Nanotechnologie Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz Aussenkreislauf Verschmutzte Filtermatte Design-Gerät ohne RiNano

53 Einfluss der Nanotechnologie Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Untersuchungsergebnisse: nach 14 Monaten Nutzungsdaure VW, Braunschweig Unbeschichteter Wärmetauscher Beschichteter Wärmetauscher

54 Einfluss der Nanotechnologie Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz Betrieb unter Vollast (1000W) 70% Betrieb unter Teilast (80W) 30% Betriebszeit pro Tag 16 Std Betriebszeit pro Jahr 300 Tage Strompreis pro kwh 0,11 effektive Kühlleistung Kühlleistung in W W W W 0 Gerät mit RiNano Gerät mit Filtermatte Gerät mit Filtermatte nach 1 Woche nach 1/4 Jahr

55 Einfluss der Nanotechnologie Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz Betrieb unter Vollast (1000W) 70% Betrieb unter Teilast (80W) 30% Betriebszeit pro Tag 16 Std Betriebszeit pro Jahr 300 Tage Strompreis pro kwh 0,11 Energie- und Wartungskosten Kosten p.a. in Filtermatte 130 Filtermatte Gerät mit RiNano Gerät mit Filtermatte Gerät mit Filtermatte nach 1 Woche nach 1/4 Jahr

56 Einfluss der Nanotechnologie Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz Betrieb unter Vollast (1000W) 70% Betrieb unter Teilast (80W) 30% Betriebszeit pro Tag 16 Std Betriebszeit pro Jahr 300 Tage Strompreis pro kwh 0,11 Umweltbelastung CO2-Ausstoß in kg kg kg 2624 kg 0 Gerät mit RiNano Gerät mit Filtermatte Gerät mit Filtermatte nach 1 Woche nach 1/4 Jahr

57 Rittal TopTherm Luft/Wasser-Wärmetauscher Die einen behaupten, Innovation sei planbar, andere sagen: reiner Zufall. Wie dem auch sei, man sollte diesen Zufall jedenfalls systematisch provozieren. Prof. Dr. Bernd Kriegesmann, Vorstandsvorsitzender des Instituts für angewandte Innovationsforschung Bochum

58 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 58