Digitalisierung der Fertigung spart Material und 93 Tonnen CO2

Gefräste Stahl- und Aluminiumteile aus Gladenbach-Mornshausen stecken in zahlreichen Maschinen der Zulieferindustrie. Die Kunden des Modell- und Formenbauers Scheld sind Automobilteilefertiger und Maschinenhersteller. Mit einem von Geschäftsführer Jürgen Scheld persönlich gefrästen Teil stellte eine Wickelmaschine sogar Tankelemente der Weltraumrakete Ariane her. Er hängt das zwar nicht an die große Glocke, aber der Unternehmer ist als Zerspanungsprofi ein wichtiger Partner für Maschinenbauer weit über seine Region hinaus. Erst 2005 machte sich der gelernte CNC-Fräsmechaniker mit seinem eigenen Betrieb selbstständig. 2007 erwarben er und seine Frau eine eigene Fertigungshalle, auf die die Eheleute zwei Photovoltaikanlagen bauten. Der Firmenwagen fährt mit umweltfreundlichem Erdgas. „Umweltschutz ist uns beiden schon immer wichtig. Eine unserer PV-Anlagen refinanziert sich über den eingespeisten Strom. Die Energie der anderen nutzen wir in der Produktion. So profitierten wir und das Klima“, beschreibt Jürgen Scheld seine Haltung.

Digitales Bearbeitungszentrum und Cobot ersetzten zwei Fräsmaschinen

Bisher bearbeitete der Betrieb auf drei Fräsmaschinen und mit mittlerweile drei Mitarbeitern Stahl- und Aluminiumprofile mit bis zu 2,5 Tonnen Gewicht. Schon lange beobachtete Jürgen Scheld die Digitalisierung in seiner Branche. Zudem ärgerten ihn die alten Maschinen wegen ihres viel zu hohen Stromverbrauchs und Ausschusses. Im Frühjahr 2020 nahm er auf Empfehlung der Hessischen Initiative für Energieberatung eine PIUS-Beratung in Anspruch. Sein Ziel: Energie- und Ressourceneffizienz in seinem Betrieb durch Digitalisierung der Fertigung. Marcus Nickel von B/3/E Energiebüro übernahm Analyse und Berechnung des neuen Fertigungsprozesses. Im Zentrum steht ein neues digitales Bearbeitungszentrum, das mit einem sogenannten Cobot zusammenarbeitet. Dieser prozessassistierende Roboter ersetzt menschliche Arbeitskraft, indem er die zu bearbeitenden 3D-Rohlinge in die Maschine einlegt. 

Vorgefertigte Rohlinge und Digitaler Zwilling senken Abfall um fast 87 Prozent

Mit der neuen fast haushohen „Hardware“ wird der komplette Fertigungsprozess digitalisiert und effektiver. Die Kunden liefern einen sogenannten „Digitalen Zwilling“ als Datei an. Damit kann Jürgen Scheld bei seiner Gießerei Rohlinge bestellen, die anders als früher, bereits die maximalen Abmessungen des fertigen Werkstücks haben. Dadurch muss die Zerspanungsmaschine weniger Material abtragen. Das spart fast 87 Prozent der bisherigen Span-Abfälle ein. „Der klassische CNC-Fräsmechaniker wird immer mehr zu einem Computerspezialisten“, ordnet Jürgen Scheld die Entwicklungen ein. „Musste ich früher für jede Serie oder jedes Einzelstück an der Maschine einen Bearbeitungsauftrag programmieren, mache ich nun alles am Computer und mit den digitalen Zwillingen meiner Auftraggeber.“ Durch den Cobot (Palettenspeicher der Firma Wassermann) muss die neue fünfachsige Fräsmaschine heute nur noch einmal am Tag mit den Rohlingen bestückt werden. Der Cobot legt dann jeden Rohling in die Maschine, menschliches Eingreifen ist nicht mehr erforderlich. Durch die Computersteuerung kann diese Anlage nun auch hintereinander verschiedene Kleinserien fertigen – und das sogar mit Rohlingen unterschiedlicher Größen und Materialien.

Energieeffiziente Motoren reduzieren Stromverbrauch um über 50 Prozent

Aber nicht nur der Ausschuss verringert sich. Das neue Bearbeitungszentrum der Firma GROB ist vor allem mit modernsten Elektromotoren sowie ressourcen- und energieeffizienten Komponenten ausgestattet. Die Elektroantriebe entsprechen der Klasse IE3. Im Vergleich zu IE2-Motoren brauchen IE3 bis zu 60 Prozent weniger Strom; gegenüber noch Älteren liegen die Stromeinsparungen bei über 80 Prozent. Im neuen Bearbeitungszentrum verfügen die Antriebe über einen rückspeisefähigen Frequenzumrichter. Auch die Maschinenkühlung sowie die Hochdruckkühlmittelpumpe für die Werkstückschmierung und -kühlung sind effizienter und entsprechen dem aktuell höchsten Industriestandard. Im Vergleich zu den nun ausgemusterten Bearbeitungszentren sinkt der Stromverbrauch um über 50 Prozent. 

PIUS-Invest übernimmt zehn Prozent der Investitionskosten

In der Summe senkt Fertigungstechnik Scheld die CO2-Emissionen um 93.277 Kilogramm pro Jahr. „Das neue Bearbeitungszentrum bedeutet für unseren Betrieb eine enorme Investition in die Zukunft“, beschreibt Jürgen Scheld die neue Fertigung. „Aber für den Klimaschutz müssen auch kleine Betriebe auf neue Technik setzen. Zudem habe ich noch eine Dekade bis zum Ruhestand und möchte bis dahin auch wettbewerbsfähig bleiben.“ Allerdings hätte der Betrieb diese Anlage ohne einen Zuschuss aus PIUS-Invest alleine nicht bewältigen können. Insgesamt investierte der Betrieb über 900.000 Euro und erhielt eine nicht rückzahlbare Förderung von 93.277 Euro.

Laden Sie sich das PDF-Dokument mit dem Praxisbeispiel Fertigungstechnik Scheld herunter und lesen, wie das Unternehmen durch Digitalisierung der Fertigung Material und 93 Tonnen CO2 spart. 

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