Benchmark bei der Energieund Rohstoffeffizienz Mit der neuen AMR-Fertigungslinie verschafft sich GF Mettmann einen deutlichen Technologievorsprung gegenüber der Konkurrenz. Georg Fischer Mettmann betreibt seit August vergangenen Jahres eine weitere hochautomatisierte Fertigungslinie, die durch zahlreiche Innovationen die Messlatte bei der ressourcen- und energieeffizienten Fertigung von Leichtbauteilen aus Eisen und SiboDur deutlich anhebt. Der Automobilzulieferer wird durch höhere Produktivität, Qualität und ergonomischere Arbeitsplätze zugleich als Arbeitgeber noch attraktiver und steigert seine Wettbewerbsfähigkeit. Fotos: GF mettmann VON ROBERT PITEREK, DÜSSELDORF Rund vier Monate liegt der erste Abguss auf der neu installierten Fertigungslinie bei Georg Fischer (GF) Mettmann zurück. Inzwischen produziert die Aeration Moulding Robotpouring (AMR)-Anlage (Bild oben und Bild 1) der Automotive-Eisengießerei im Zwei-Schicht- Betrieb ab kommendem März ist der Umstieg auf den Drei-Schicht-Betrieb geplant. Beim Blick in die eigens für den Produktionsausbau errichtete 5000 m 2 große Halle fällt die AMR-Anlage sofort ins Auge: ein makellos blau-weißes Stahlgerüst über einer Formanlage von Heinrich Wagner Sinto (HWS), Bad Laasphe, mit den typischen gelben Metallringen dem sogenannten Wender zum Drehen der Form in die gewünschte Gießposition. In der Halle sind die typischen Produktionsgeräusche einer Gießerei zu vernehmen: Schüttgeräusche wechseln sich mit hydraulischen Zischlauten ab, in den kurzen Ruhepausen ist das Surren von Robotern zu hören, gelegentlich hallt eine Sirene. Hinter der Form anlage am anderen Ende der Halle ist 74 Giesserei 100 01/2013
Bild 1: Blick über die AMR- Anlage in Richtung Gießofen. Unter der silbernen Schutzhülle befindet sich der Industrieroboter für das Kontaktgießen. durch ein geöffnetes Tor ein Blick auf die Roboter-Auspack-Station möglich. GF Automotive, Schaffhausen, Schweiz, die Muttergesellschaft des Automobilzulieferers hat sich die neue Fertigungsanlage 36 Mio. Euro kosten lassen. Damit reiht sich das Unternehmen in eine Gruppe von Gießereien ein, die sich durch die Finanzund Wirtschaftskrise nicht entmutigen ließen und Großinvestitionen tätigten oder aufrechterhielten. Mut ist aber nicht das Motiv der Investition: Die in unserer neuen Fertigungsanlage realisierten Innovationen geben GF einen Technologievorsprung von 5 bis 10 Jahren gegenüber der Konkurrenz, betont Andreas Güll, der Geschäftsführer von GF Mettmann. Das ihm unterstellte Unternehmen mit seinen 1000 Mitarbeitern ist der größte Arbeitgeber in der 40 000-Einwohner-Stadt Mettmann unweit des Neandertals, in dem ein Museum über den weltberühmten Urmenschen aufklärt, der hier erstmals entdeckt wurde. Innerhalb der Unternehmensgruppe GF Automotive haben die Gießer aus dem Rheinland einen besonderen Stellenwert: Der Standort Mettmann zählt aufgrund seiner Größe und Innovationskraft zu den wichtigsten von GF Automotive er leistet einen erheblichen Beitrag zur Versorgung der in Zentraleuropa ansässigen Fertigungswerke der Pkw- und Lkw-Hersteller, so Güll. Ob Schwenklager, Radträger, Lagergehäuse, Pleuel, Querlenker, Kurbelwellen, Hinterachsgehäuse, Schräglenker, Radnaben oder Rahmenanbauteile: In jedem zweiten Automobil in Europa ist ein Gussteil von Georg Fischer Mettmann verbaut. Unter den Kunden finden sich alle Fahrzeughersteller, die Rang und Namen haben, u. a. VW, Daimler, Scania, Toyota, Audi, Volvo, Ford und seit neuestem auch Hyundai/KIA. Die bedeutende Marktposition zeigt sich auch an den beachtlichen Umsätzen: 284 Mio. Euro waren es im vergangenen Jahr. Neben der 1907 gegründeten Mettmanner Gießerei fertigt GF Automotive mit insgesamt 5500 Mitarbeitern noch in weiteren neun Produktionsstätten in Deutschland, Österreich und China. Dazu gehören Entwicklungszentren in der Schweiz sowie in China. Zwei der deutschen Standorte hat das Unternehmen aber kürzlich abgestoßen, um sich auf seine Giesserei 100 01/2013 75
Kernaktivitäten zu konzentrieren : Die Aluminiumsandgusswerke in Friedrichshafen und Garching sind inzwischen von dem österreichischen Automobilzulieferer MWS, Schwoich, übernommen worden. Die AMR-Anlage ersetzt zwei vorhandene Fertigungslinien und kann in der Spitze bei einem Durchsatz von bis zu 240 Kästen pro Stunde 60 000 Tonnen im Jahr produzieren. Damit ist die Kapazität von GF Mettmann um 20 000 auf insgesamt 200 000 Tonnen per annum gestiegen. Das maximale Gießgewicht je Gusstraube ist mit 205 Kilogramm bemerkenswert. Die Werkstoffpalette reicht von Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS 400-800) über SiboDur 450-700 bis zu HiSi-Legierungen. Die Charge für den Schmelzbetrieb von GF Mettmamm, deren Hauptaggregate aus einem Kupolofen von Küttner, Essen, (Bild 2) sowie zwei Mittelfrequenz-Tiegelöfen von Inductotherm, Rancocas, USA, bestehen, wird in der Chargierhalle zusammengestellt (Bild 3). Wiegeeinheiten sorgen für das exakte Zusammenstellen der Charge. Für die Anlage spricht nicht nur die Kapazitätssteigerung: Für die Automobilindustrie ist heute maßgeblich Leichtbau zu optimalen Kosten entscheidend. Hier leistet die AMR durch Automatisierung und geringeren Energieeinsatz bei gleichzeitig höherer Qualität einen wichtigen Beitrag zur Serienfertigung von filigranen gewichtsreduzierten Bauteilen bei optimaler Produktivität, beschreibt der 48-Jährige Güll. Gute Voraussetzungen also für die Konzernleitung in der Schweiz, die selbstgesteckten Ziele mit dem modernisierten Werk zu erreichen: die effiziente und ressourcenschonende Fertigung von Leichtbauteilen für die Automobilbranche. Die Fertigungsstrecke AMR umfasst zahlreiche Prozessschritte. Sie werden von mehr als 15 Robotern und mit modernen stromsparenden Elektromotoren ausgeführt, was eine nahezu mannlose Produktion ermöglicht. Raffinierter und energieeffizienter im Vergleich zu herkömmlichen Formanlagen arbeitet etwa die HWS-ACE- Formmaschine (Bild 4), denn sie nutzt parallel zu hydraulischen Vorrichtungen auch ihr tonnenschweres Eigengewicht zur Formherstellung. Gleichzeitig erzeugt ein Gegenpressvorgang eine gleichmäßige Formhärte im Modellbereich. Das Füllen der Formkästen erfolgt nach dem derzeit modernsten Formverfahren ACE: Der Formstoff wird fluidisiert, wodurch sich die Eigenschaften des Formsands denen einer Flüssigkeit annähern. So kann der Formkasten optimal ausgefüllt und das eingebrachte Modell bestmöglich abgebildet werden. Rollen die mit schwarzem Formsand gefüllten Kästen auf der Formanlage vorwärts, gelangen sie zum ersten Roboter an der Fertigungslinie, welcher die Kerne mit Hilfe von Unterdruck automatisiert einlegt. Hierfür arbeitete GF Mettmann mit Bild 3: Chargierhalle bei GF Mettmann. Im Vordergrund: zu Blechpaketen gepresste Altautos. Fotos: andreas bednareck Bild 4: HWS-Formanlage mit den typischen gelben Ringen, dem Wender zum Drehen der Formen. 76 Giesserei 100 01/2013
Bild 2: Hochleistungskupolofenanlage von Küttner. Die Anlage speist vier Induktionsrinnenöfen. Bild 5: Druckgießofen beim Befüllen: Über eine Rinne wird Prozesseisen von den Gießrobotern in den Ofen zurückgespült. Foto: GF METMMANN dem Automatisierungsexperten Robotec, Bad Säckingen, zusammen. Die ganze Linie ist auf Ressourcen- und Energieeffizienz ausgelegt, wie auch die nächsten beiden Streckenpunkte zeigen: Die modernen über der Formstrecke angebrachten Messinstrumente der Firma Inspectomation, Mannheim, verhindern durch den Abgleich der Form mit einem optimalen Referenzbild, dass fehlerhafte Formen in den Gießprozess gelangen. Beim anschließenden Roboter-Kontaktgießen, das erstmals beim Eisengießen zwei Schwerlastroboter ausführen, wird übrig gebliebenes flüssiges Eisen in den Druckgießofen von Otto Junker, Simmerath, zurückgespült, wodurch energieintensives erneutes Erhitzen entfällt (Bild 5). Durch diesen Schritt senken wir unsere CO 2 -Emissionen um den Ausstoß von 500 VW-Golf im Jahr, nennt der zweifache Familienvater ein prägnantes Beispiel. Das Kontaktgießen ist zudem extrem präzise, sodass auf einen Eingusstrichter in der Sandform verzichtet werden kann was weitere Materialeinsparungen zur Folge hat. Alle Maßnahmen zusammengenommen rechnet Güll mit Energieeinsparungen von rund 41 % gegenüber herkömmlichen Anlagen. Zum effizienten Einsatz von Energie trägt auch ein Rotationswärmetauscher der Firma Kappa, Steyr-Gleink, Österreich, bei, der die Abluftwärme für die Hallenbeheizung nutzt. Güll: Die neue Halle wird optimal be- und entlüftet. Abgesaugte Luft wird 1:1 in Form von Frischluft zugeführt. Bis zu einer Außentemperatur von - 6 C können wir durch die Nutzung der Abluftwärme die Luft in der Halle ohne Fremdenergieeinsatz aufheizen (Bild 6). Bisweilen greift GF Mettmann auch auf Altbewährtes zurück: Um die Zusammensetzung der Schmelze jederzeit analysieren und auf Abweichungen reagieren zu können, setzt das Unternehmen auf eine Rohrpostleitung, die Proben direkt ins Labor schickt die Ergebnisse gelangen dann per Datenkabel rasch auf einen Bildschirm nahe des Gießofens. Wenige Meter davon entfernt zeigt eine Digitalanzeige über der Fertigungsstrecke den aktuellen Wirkungsgrad der Anlage an, damit die Produktivität der Anlage stets überprüft werden kann. Die Zielmarke liegt bei für den hohen Automatierungsgrad anspruchsvollen 85 %. Um dünnwandige Teile im Anschluss an den Gießprozess prozesssicher auszupacken, bot sich eine Lösung an, die GF Mettmann mit dem Automatisierungsdienstleister Janke aus Ratingen realisiert hat: Die aus jeweils bis zu zwölf Bauteilen bestehenden Gusstrauben werden von zwei per visuellem System gesteuerten Robotern aus dem Sand entnommen und an Haken aufgehängt wie auf der ganzen Anlage verläuft der Vorgang kontaktlos (Bild 7). Dieses sogenannte Soft-Handling schließt jegliche Krafteinwirkung auf das Bauteil von der Formherstellung bis zum Versandbehälter aus. Bild 6: Absaughaube über dem Gießofen zur Nutzung der Abwärme. Bild 7 (rechts): Nach dem Auspacken hängt ein Roboter eine Gießtraube an ein Transportgehänge. Giesserei 100 01/2013 77
Bild 8: Über das Power&Free-Fördersystem werden die Gusstrauben durch ein 2-etagiges Kühlhaus zur Strahlanlage befördert. Bei der Besichtigung des Werksgeländes wird Geschäftsführer Güll freundschaftlich begrüßt. Das ist beim Blick auf die Karriere des 48-Jährigen nicht überraschend. Güll kann auf 24 Jahre Betriebszugehörigkeit in verschiedenen Positionen zurückblicken. Er startete als Assistent, war dann lange Jahre Gießereileiter und ist seit 2008 Geschäftsführer des Werks. Vor seinem Einstieg bei GF Mettmann studierte er Gießereitechnik am Gießerei-Institut in Duisburg. Erste Berührungspunkte mit Georg Fischer hatte er schon bei seiner Diplomarbeit, die er am Hauptsitz der Unternehmensgruppe in Schaffhausen sowie bei GF Herzogenburg in Österreich durchführte. Heute nennt er das Unternehmen seine zweite Familie. Treu ergeben ist er nicht nur GF Mettmann sondern auch seinem Verein MSV Duisburg wenn es auch zurzeit schwer fällt. Der Erfolg ist ihm nicht zu Kopfe gestiegen: Ein Ingenieur, der sich nicht mindestens zwei Mal pro Tag die Hände waschen muss, ist kein guter Ingenieur, sagt er und zeigt mit diesem Zitat von Kiichiro Toyoda, dem Toyota-Firmengründer, dass er mit beiden Beinen auf dem Boden seiner Gießerei steht. Nach dem Auspacken werden die von den Robotern an Haken aufgehängten, noch glühend heißen Gusstrauben von dem sogenannten Power&Free-Fördersystem (Bild 8) durch ein 2-etagiges Kühlhaus um die ganze Halle herum zur Durchlaufstrahlanlage von Agtos, Emsdetten, transportiert. Während des Abkühlens im Kühlhaus wird erneut Formsand von den Gussteilen abgetragen: Zwischen 3 und 5 Kilogramm können wir noch von jeder Gusstraube in den Sandrecycling-Kreislauf zurückführen, beschreibt Güll. Für die AMR-Anlage wurde auch in einen neuen Sandmischer von Eirich, Hardheim, mit einer Kapazität von 200 Tonnen in der Stunde investiert. Beim Strahlen angekommen, verschwinden zwei Strahlgehänge mit jeweils sechs Gusstrauben gleichzeitig in der hocheffizienten Anlage. Nach dem Durchlaufen der drei Kammern werden die Gusstrauben für das sogenannte Roboterspreizen von insgesamt neun Robotern in Empfang genommen: Gesteuert von visuellen Steuerungssystemen entnehmen zunächst vier Roboter die Gusstrauben aus den Power&Free-Gehängen, während vier andere die Angüsse automatisch abtrennen. Ein weiterer Roboter führt das Kreislaufmaterial schließlich der Zerkleinerung und den Rücktransportbändern zu (Bild 9). Für diese Automatisierungslösung setzten die Mettmanner Gießer erneut auf die Ratinger Firma Janke sowie bei der Kreislaufrückführung auf das Essener Unternehmen Küttner. Schließlich liegen versandfertige Bauteile auf dem ergonomischen Förderband, das die finalen Kontrollarbeitsplätze passiert. Bild 9: Beim Roboterspreizen entnehmen vier Roboter die Gusstrauben aus den Power&Free- Gehängen, vier weitere spreizen die Gussteile ab. Foto: GF METMMANN 78 Giesserei 100 01/2013