Wirtschaftliche Vorteile durch. Kunststoffindustrie. Werner Maass VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH

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1 Wirtschaftliche Vorteile durch Materialeffizienz in der Kunststoffindustrie Werner Maass VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH Seite 1 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

2 Begrenzung der Ressourcen Globale Rohstoffnutzung (K t) Bauminerale Erze & Industrieminerale Fossile Energieträger Biomasse Quelle: Krausmann et al. (2009): Growth in global materials use, GDP and population during the 20th century, Ecological Economics Vol. 68, Nr. 10, , Version 1.2 (August 2011), Rohstoffeinsatz: 1979: 35 Mrd. t 1989: 41 Mrd. t 1999: 49 Mrd. t 2009: 68 Mrd. t 2050: 120 Mrd. t? Treiber: Wachsende Weltbevölkerung Menschen? Seite 2 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

3 Begrenzung e g der Ressourcen Rohmaterial Rucksackfaktoren abiotisches Primärmaterial (Tonne pro Tonne) Sand 1.42 Kalk 1.44 Gips 1.83 Steinkohle Stahl 9.32 Braunkohle 9.68 Ferrochrom Blei (abgeschätzt) 15.6 Zink Aluminium Nickel Kupfer Silber (abgeschätzt) 7, Zinn 8, Platin 320, Gold (abgeschätzt) 540, Diamanten (abgeschätzt) 5,260,000.00, Direkter und indirekter Ressourcenverbrauch Rohstoffe Rucksäcke Fatman 73 Fotolia.com m Direkt = 3,4 kg m Indirekt = 429 kg Quelle: Schmidt-Bleek (2004) 10000x x x10 6 Produktion (metris che Tonnen) im Jahr x10 6 1x10 6 1:0,65 Sand und Kies ,2 1: :0,1 Phosphat 1:34 1:0,3 Steinsalz Gips Bauxit 1:0,9 1:5 Zink Baryt Bentonit Asbest Fluorit Braunkohle 111 1:11 Natursteine 114 1:14 Eisen Manganerz Kaolin Schwefel Kalisalze 1:27 Blei 1:19 1:2 Tonsteine Lehme 1:420 Erdöl Zement 1:10 Steinkohle Magnesit Kupfer Chromit Talk, Pyrophyllit Feldspat Titanoxid Rohstoffe 1: :7500 Rucksäcke Silber Gold 1: Platin SANDKIES.CDR Seite 3 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

4 Politischer Rahmen Nachhaltigkeitsstrategie 2002: Verdopplung der Rohstoffproduktivität bis 2020 (bezogen auf 1994) Deutsches Ressourceneffizienzprogramm 2012 und Fortschreibung ab 2016 (Beschluss Bundeskabinett 02. März 2016) Entkopplung des Wirtschaftswachstums vom Rohstoffeinsatz Senkung der Umweltbelastungen Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit (hohe Wachstumsraten der Umwelttechnik Branche, + 11%/a) Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit Seite 4 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

5 Verein Deutscher Ingenieure (VDI) Ca Mitglieder VDI e. V Ehrenamtliche 12 VDI-Fachgesellschaften Bildung ca. 200 neue/überarbeitete VDI-Richtlinien pro Jahr VDI/Thomas Ernsting Jorma Borg/ VDI-Gruppe Innnovationsförderung Technologieberatung Medien Weiterbildung Seite 5 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

6 Kostenstruktur im verarbeitenden Gewerbe Material ist der größte Kostenfaktor im verarbeitenden Gewerbe Material ist der größte Kostenfaktor im verarbeitenden Gewerbe Personalkosten liegen bei < 20% Geringere Materialkosten führen zu Stärkung des Unternehmens Unterstützung des Klimaschutzes Restgröße (Gewinn etc.) 3% Übrige (AfA, Miete etc.) 16% Zinsen 1% Kostensteuern 3% Personal 18% Material 43% Lohnarbeiten 2% Werkstoffe Halbzeuge Bauteile Baugruppen Energie 2% Handelsware 12% Rohstoffe Energie Personal etc. Quelle: destatis, 2015 (Daten 2013) Seite 6 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

7 Bedeutung des Themas für KMU Seite 7 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

8 Warum ein Zentrum Ressourceneffizienz? In unserer Branche sind sämtliche Ressourceneffizienz-Potenziale bereits ausgeschöpft. Stimmen Sie dieser Aussage zu? 72,7 27,3 ja 20,6 22,4 36,3 32,4 26,5 22,9 24,3 20,7 nein Chemie n ug =120 Kunststoff n ug =143 Metallb. n ug =100 Metallerz. n ug =152 Maschinenba u n ug =152 Steuertechnik Fahrzeugbau n ug =100 n ug =100 Elektrotechnik n ug =140 n ug = 1007, Antworten in Prozent Quelle: Studie Status quo der Ressourceneffizienz im Mittelstand (VDI ZRE, 2015): Seite 8 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

9 Einsparungspotential Die Ergebnisse der Materialeffizienzprojekte der demea zeigen die wirtschaftliche Attraktivität von Ressourceneffizienz: Einspar- Durchschnittlich potenzial p. a. Meistens unter Notwendige Investitionen Amortisationszeit In der Regel weniger als 6 Monate Quelle: Schneider et al., 2013 (VDI/VDE-IT) IT) Seite 9 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

10 Ansätze zur Steigerung der Ressourceneffizienz Produktentwicklung Materialsubstitution Leichtbauweise Recyclinggerechtheit Produkt-Service-Systeme Dokumentation etc. Produktionsprozess Prozessauswahl Parameteroptimierung Prozessentw./-optimierung optimierung Verschnittoptimierung Arbeitsanleitungen etc. Umfeld der Produktion Disposition/Lagerhaltung Verpackung Transport Reinigung/Reinigungsmittel Wasserverbrauch etc. Seite 10 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

11 VDI Zentrum Ressourceneffizienz Fokus auf Ressourceneffizienz i in der betrieblichen Praxis durch Anbindung an den VDI Starkes Netzwerk der VDI-Mitglieder in den Unternehmen und Hochschulen Setzung von Standards durch Entwicklung von VDI-Richtlinien zur Ressourceneffizienz in Zusammenarbeit mit dem VDI e.v. Geschäftsstelle des Netzwerks Ressourceneffizienz ( Seite 11 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

12 VDI ZRE Produkte und Schwerpunkte Ressourcenchecks Systematisierung mit Prozessketten Kostenrechner Studien/Kurzanalysen beerme edia Fotolia.com Innovationsradar Filme Qualifizierung & Veranstaltungen VDI-Handbuch Ressourceneffizienz in Kooperation mit dem VDI e.v. Seite 12 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

13 Servicestelle Ressourceneffizienz Telefonische Beratung zur Ressourceneffizienz Über ein Auswahlmenü gelangen Sie während Ihres Anrufs zu unseren Experten vom VDI ZRE. Sie erhalten Beantwortung Ihrer Fragen z.b. zu Servicestelle Ressourceneffizienz Beratungs- und Fördermöglichkeiten auf regionaler, nationaler und EU-Ebene unterstützen Sie zudem bei der Recherche nach passgenauen Informationen konkreten Praxisbeispielen für die Anwendung von Maßnahmen zur Erhöhung der Ressourceneffizienz in Ihrem Unternehmen. Seite 13 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

14 Branche der Kunststoffverarbeitung Für DE volkswirtschaftlich h wichtige Branche Herstellung von Gummiund Kunststoffwaren Branche Nr. 6 mit Beschäftigten (z. Vgl.: Nr. 1 Maschinenbau mit 1 Mio. Beschäftigte) Branche Nr. 4 mit Unternehmen (z. Vgl.: Nr. 1 Metallerzeugnisse Metallerzeugnisse mit Unternehmen) Mittelständisch geprägte Branche; 91% der Unternehmen (bis zu 250 Beschäftigten) erwirtschaften 49% des Umsatzes (nur Kunststoff) (z. Vgl.: Verarbeitendes Gewerbe : 89% der Unternehmen (< 250 Beschäftigte) erwirtschaften 23% des Umsatzes) Seite 14 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

15 Branche der Kunststoffverarbeitung Unterschiede zum verarbeitenden Gewerbe: Material (44% statt 43%) Energie (3% statt 2%) Personal (22% statt tt 18%) Restgröße (Gewinn etc.) 3% Übrige (AfA, Miete etc.) 17% Zinsen 1% Kostensteuern 1% Kostenstruktur 2013 Herstellung von Kunststoffwaren Personal 22% Material 44% Energie 3% Handelsware 8% Lohnarbeiten 2% Seite 15 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

16 Angebot des VDI ZRE für die Kunststoffindustrie Ressourcenchecks: Basismodul Vertiefungsmodul Spritzgießen Vertiefungsmodul Extrusion Prozessketten: Extrusion Spritzgießen Kostenrechner zur Berechnung der Material- und Energieflüsse. Der Kostenrechner des VDI ZRE ermittelt Ineffizienzen, um den Ressourcenverbrauch zu senken. Seite 16 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

17 Branchenwissen Kunststoffverarbeitung Ressourcenchecks Prozessketten Filme DVD Branchenwissen Ressourceneffizienz Kunststoffverarbeitung d d aktuelles/veroeffentlichungen/ branchenwissen-dvd/ Seite 17 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

18 Kostenrechner Praxisnahe Einführung in die ressourcenbezogene Kostenrechnung 3 Module zur betrieblichen Analyse in KMU Kostenstrukturrechner Analyse der Kostenstruktur und Vergleich mit Branchenwerten Materialflusskostenrechner Darstellung von Material- und Energieflüssen im Unternehmen und Berechnung von Materialflusskosten Investitionsrechner Vergleich von Investitionen anhand der Lebenszykluskosten Online und in Kürze auch offline verfügbar H db h A d t tüt Handbuch zur Anwenderunterstützung ressource-deutschland Seite 18 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

19 Kostenrechner Kostenstrukturrechner Darstellung der betrieblichen Kostenstruktur anhand von Jahresdaten Auswahl der Vergleichsbranche und der Unternehmensgröße entsprechend des Statistischen Bundesamts Abweichungen zum Branchendurchschnitt werden verdeutlicht Seite 19 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

20 VDI ZRE-Ressourcencheck: c ec Gezielte e Fragen für RE Ausschuss und Nacharbeit Prozessoptimierung Beschaffenheit Werkzeug Energieverbrauch Mitarbeitereinbindung Seite 20 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

21 VDI ZRE-Ressourcencheck: c ec Modul Extrusion Materialeffizienz i durch optimierte i t Maschineneinstellungen und prozessübergreifende Maßnahmen Energieverbrauch Energieeffizienz der Heiz- und Kühlprozesse bereichsübergreifender Austausch und dmitarbeitereinbindung i bi Seite 21 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

22 VDI ZRE-Ressourcencheck: c ec Modul Spritzgießen Reduktion der Ausschuss- und Nacharbeitsquote Beschaffenheit e e der Werkzeuge euge Optimierung des Energieverbrauchs von Plastifizierprozessen kontinuierlichen Reduzierung des Energiebedarfs in der Produktion bereichsübergreifender if Austausch und Mitarbeitereinbindung Seite 22 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

23 Systematisierung s e mit Prozessketten ette de/prozessketten Seite 23 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

24 Systematisierung s e mit Prozessketten ette Seite 24 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

25 Evaluation der Tools Kunststoffbranche des VDI ZRE Teilnahme: Zehn Unternehmen in Brandenburg Ziel: Analyse und Umsetzung von Ressourceneffizienz-Projekten Externe Unterstützung durch Senior Experten wie Herrn Dingel, ehemaliger Betriebsleiter in der Kunststoff Industrie Brandenburgs Analyse: Einschätzung der Effizienzpotenziale auf Basis der Ressourcencheck des VDI ZRE (auf DVD) Seite 25 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

26 Vorgehensweise Telefonische Terminabsprache Besuch des Unternehmens und Vorstellung der DVD Gemeinsames Ausfüllen der Ressourcenchecks Nach ca. 3 Monaten erneutes Nachfragen, ob zwischenzeitlich Änderungen durchgeführt wurden Nach Möglichkeit weiterer Besuch mit Ausfüllen der Ressourcenchecks, um Veränderungen aufzuzeigen Seite 26 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

27 Analyse: Wichtigste Ergebnisse aller Betriebe (I) Basismodul - Ressourcencheck Informationen zu Materialmengen und Energieverlusten liegen nicht vor (keine systematische Reduktion bei Materialverlusten, etc.) Energieverbrauch ist nicht genau bekannt Mitarbeiter sollten in Projekte zur Material- und Energieeffizienz von Anfang an eingebunden sein Kenntnisse über Entsorgungskosten sind nicht detailliert Seite 27 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

28 Analyse: Wichtigste Ergebnisse aller Betriebe (II) Vertiefungsmodul Spritzgiessen i - Ressourcencheck Großes Potenzial in kunststoffverarbeitenden Prozessen Nur die Hälfte der Unternehmen reduzieren regelmäßig die Ausschuss- und Nacharbeitsquote in der Fertigung Energiekosten im Prozess Plastifizierung sind praktisch unbekannt Prozess zur kontinuierlichen Reduktion des Energieverbrauchs kaum etabliert Optimierungspotenzial in den Organisations-Abläufen: Informationsfluss und Abstimmungsprozesse zwischen Abteilungen/Bereichen sind wenig ausgeprägt Seite 28 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

29 Fazit der Evaluation In allen Unternehmen gibt es große Optimierungspotenziale i t i Die Unternehmen sind bereit, Ressourceneffizienzpotenziale zu heben Positive Resonanz auf Inhalt und Handhabung der Ressourcen-Checks Hemmnisse für die Umsetzung: Personalressourcen fehlender interner, aber auch externer Erfahrungsaustausch teilweise geringe Investitionsbereitschaft; Effizienzprojekte kosten auch erst einmal Geld Seite 29 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

30 Geplante Maßnahmen Schulungen der Firmenmitarbeiter durch VDI-ZRE z.b. direkt in den Betrieben Schulungsthema: Sparsamer Umgang mit Ressourcen durch Kostendenken (insbesondere für Schichtleiter und Einrichter) Fortsetzung der Besuche von Unternehmen durch externe Experten Seite 30 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

31 Geplante Maßnahmen Schulungen der Firmenmitarbeiter durch VDI-ZRE z.b. direkt in den Betrieben Schulungsthema: Sparsamer Umgang mit Ressourcen durch Kostendenken (insbesondere für Schichtleiter und Einrichter) Weitere Besuche von Unternehmen Seite 31 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

32 Webvideomagazin Regelmäßige Veröffentlichung von Kurzfilmen > 50 Gute-Praxis-Beispiele und thematische Schwerpunkte für Ressourceneffizienz, insbesondere in KMU (ohne englische Versionen) RE-Prozesse erklärt mittels 3D- Animation Film zur Kunststoffverarbeitung: Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität Seite 32 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

33 Kunststoff: Weniger Material mehr Qualität Quelle: VDI ZRE WebVideoMagazin; Titel: Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität Seite 33 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

34 Recycling Granulat Mouldtec Kunststoff GmbH Ausgangssituation: Fertigung von 500 Mio 1 Mrd p.a. Einzelteilen il aus Kunststoff t Verlustquellen: Produktionsausschuss Einkaufskorb aus Kunststoff Quelle: VDI ZRE WebVideoMagazin; Titel: Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität Seite 34 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

35 Recycling Granulat Mouldtec Kunststoff GmbH Lösungsprinzip: Recyclinggerechte Produktgestaltung, Materialeinsparung Recyclingmaterial Sortentrennung des Ausschusses Mahlgut in Doppelschneckenextruder verflüssigt und homogenisiert Stranggranulator verarbeitet Stränge zu Granulat Sortenreine Sortierung Re-Granulat Mahlgut Quelle: VDI ZRE WebVideoMagazin; Titel: Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität Seite 35 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

36 Recycling Granulat Mouldtec Kunststoff GmbH Färbung des Re-Granulats im Materialauffüllbehälter der Spritzgussmaschine Problem: Gemisch aus unterschiedlichen Chargen mit unterschiedlichen Eigenschaften Lösung: adaptive Prozessführung Eingefärbtes Granulat fließt auf Extruder Kunststoff wird von Schnecke in die Form gedrückt Quelle: VDI ZRE WebVideoMagazin; Titel: Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität Seite 36 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

37 Recycling Granulat Mouldtec Kunststoff GmbH RE-Potential Reduzierung der Fehlerproduktion beim Recyclingmaterial auf Minimum Vernachlässigbare Anfahrverluste bei neuen Chargen Ressourcenschonung Energieeinsparung Zusätzlicher Nutzen Recyclat erfüllt gleiche Qualität optimierter Einsatz des selbstproduzierten t RE-Granulats verstärkter Einkauf von RE- Material Reduzierung Betriebskosten Quelle: VDI ZRE WebVideoMagazin; Titel: Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität Seite 37 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

38 Effiziente Technologien für Kunststoffindustrie Hans Weber Maschinenfabrik GmbH zb z.b. Nutbuchsenextruder verarbeitet 1100 kg HDPE pro Stunde, produziert mithilfe von Extrusionswerkzeug Rohre Nutbuchsenextruder Verlustquellen Prozesswärme Bei Verarbeitung von Kunststoff fallen 30-40% Energiekosten an 15 m lange Kühlstrecke Quelle: VDI ZRE WebVideoMagazin; Titel: Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität Seite 38 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

39 Effiziente Technologien in Kunststoffindustrie Hans Weber Maschinenfabrik GmbH Lösungsprinzip: intelligente Wärmetauschersysteme spezieller Granulatvorwärmer mit Abwärmenutzung Luft wird angesaugt Granulatvorwärmer Antrieb Nutbuchs Radiator im Innern des Extruders Rohre werden geformt Quelle: VDI ZRE WebVideoMagazin; Titel: Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität Seite 39 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

40 Effiziente Technologien in Kunststoffindustrie Hans Weber Maschinenfabrig GmbH Rückgewinnung der Energie aus der Kühlstrecke kaskadenartige Kühlung RE-Potential Abwärmenutzung (spart 1/3 der Prozessenergie) Rückgewinnung der Energie aus Kühlstrecke Kühlstrecke Zusätzlicher Nutzen weniger Verzug im Material/ Risse höhere Produktqualität Quelle: VDI ZRE WebVideoMagazin; Titel: Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität Seite 40 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass

41 Kontakt VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH Bertolt-Brecht-Platz Brecht Berlin : Werner Maass Tel.: Fax: maass@vdi.de Seite 41 RE vor ORT Effizienz Forum Wirtschaft, Ahlen Werner Maass