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O+P Fluidtechnik 9/2020

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O+P Fluidtechnik 9/2020

MIT AUTARKER STICKSTOFF-

MIT AUTARKER STICKSTOFF- ERZEUGUNG IN DIE ÖKONOMISCHE VENTILFERTIGUNG PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Der Automobilzulieferer Kendrion erzeugt den Stickstoff, den er für Laserschweißanlagen im Reinraum benötigt, in Eigenregie. Um dies zu bewerkstelligen, kommt ein Stickstoff-Generator von Atlas Copco zum Einsatz. Diese Maßnahme macht die Produktion − unter anderem von Magnetventilen − wirtschaftlicher und das Unternehmen unabhängig von Gaslieferanten. Die Kendrion GmbH, Villingen-Schwenningen, entwickelt und produziert individuelle elektromagnetische Aktuatoren und mechatronische Systeme. „Die Anforderungen unserer Kunden sind sehr speziell“, sagt Produktionsleiter Alexander Merz. „Deshalb stellen wir vergleichsweise wenige standardisierte Produkte her. Dabei stehen hohe Qualitätsstandards und eine Null-Fehler-Politik im Fokus.“ Autor: Thomas Preuß, Journalist in Königswinter Ein Großteil des Produktportfolios findet Anwendung in Verbrennungsmotoren, etwa als Steuerventile für die Kraftstoffeinspritzung sowie das Motor- und Thermomanagement. Vor dem aktuellen Strukturwandel in der Automobilindustrie ist dem Kendrion-Manager trotzdem nicht bange: „Wenn die Elektromobilität Fahrt aufnimmt, werden zum Beispiel mehr Ventile für das Thermomanagement der Batterien benötigt.“ Es gebe immer wieder und reichlich neue Märkte. EINSPARPOTENZIAL: GASKOSTEN Merz sieht Kendrion als Innovationstreiber und weiß, dass er wettbewerbsfähig bleiben muss. Die Fertigung ist daher weitgehend automatisiert. Schon längst werden die Magnete für die Ventile nicht mehr selbst gewickelt: Der Kupferdraht kommt von Endlostrommeln und läuft in rasanter Geschwindigkeit um die Spulen. Am Kupferpreis kann der Produktionsleiter nicht drehen; aber wo er noch Potenzial für Kostensenkungen sieht, setzt er an: zum Beispiel bei einigen Hilfsstoffen, wie Stickstoff, Helium oder Argon, die für verschiedene Prozesse in Entwicklung und Produktion benötigt werden. Die Laserschweißanlagen im Reinraum arbeiten mit Stickstoff als Schutzgasatmosphäre, um die Qualität der Schweißung sicherzustellen. „Das Ventil fährt automatisch in die Schweißkammer ein und dreht sich unter einem Laser, der das Bauteil verschweißt“, er- 32 O+P Fluidtechnik 2020/09 www.oup-fluidtechnik.de

VENTILE POINTIERT KOMPLETTE STICKSTOFFSTATION AUS EINER HAND STICKSTOFFGEHALT BEI FAST 100 PROZENT CO 2 -FOOTPRINT VERBESSERT BETRIEBSKOSTEN GESENKT klärt Merz. „Die Kammer fluten wir mit Stickstoff, um das Ventil vor Versprödungen und Blasen zu schützen.“ Blasen führen zu Leckagen an den Schweißnähten. Die Druckregelventile müssen immerhin Drücke bis 2 700 bar regulieren: „Der Kraftstoff darf unter keinen Umständen austreten und auf den heißen Motor gelangen.“ Deshalb würden die Ventile anschließend auch noch einer Leckagemessung unterzogen, um die Dichtigkeit zu 100 % nachweisen zu können. Dafür wiederum setzt Kendrion ein Gemisch aus 10 % Helium und 90 % Stickstoff ein. „Früher wurde nur mit reinem Helium geprüft“, sagt Merz. „Das Gas ist aber sehr teuer. Um die Kosten zu senken, haben wir deshalb das Helium mit Stickstoff ergänzt.“ Zwar sei dadurch der Stickstoffverbrauch deutlich gestiegen – aber Stickstoff sei dafür kostengünstiger als Helium. „Wir haben uns dann die Bedarfsmengen angesehen“, schildert der Produktionsleiter die weitere Vorgehensweise. „Bis dahin bezogen wir beide Gase in Flaschenbündeln von einem Lieferanten. Das waren schon erhebliche Mengen.“ Diese Beschaffungsstrategie war zum einen kostenintensiv, zum zweiten waren die zahllosen Lkw-Transporte nicht gerade umweltfreundlich. Und drittens hätten die Bündel ein gewisses Gefahrenpotenzial dargestellt, da jede Flasche mit 300 bar unter Druck stand. „Da lag es dann nahe, den Stickstoff selbst zu erzeugen.“ Basiselemente einer autarken Stickstofferzeugung sind ein Kompressor, der die Umgebungsluft verdichtet, und ein Stickstoffgenerator, der aus der erzeugten Druckluft den Sauerstoff abscheidet und den Stickstoff auf die gewünschte Reinheit anreichert. Bei Kendrion in Villingen-Schwenningen stehen nun ein kleiner öleingespritzter Schraubenkompressor des Typs GA 11 VSD + FF von Atlas Copco sowie ein Stickstofferzeuger mit der Bezeichnung NGP 35 + . Dieser Generator arbeitet mit einem Kohlenstoffmolekularsieb und dem Prinzip der Druckwechseladsorption, wodurch Sauerstoff und Stickstoff aus der Druckluft voneinander getrennt werden. Der NGP 35 + sei sehr effizient, erklärt Ronny Toepke, Experte für Gasgeneratoren bei Atlas Copco in Essen. Denn die Maschine weise einen niedrigen Druckluftfaktor von etwa 5,5 auf. Das bedeute, für 01 HOHE EFFIZIENZ − NIEDRIGE BETRIEBSKOSTEN Anfragen bei mehreren Anbietern mündeten in der Investition in eine komplette Stickstoffstation von Atlas Copco, die sich laut Hersteller binnen 2,25 Jahren amortisieren sollte. Merz: „Atlas Copco konnte alles aus einer Hand liefern. Das war ein maßgebliches Beschaffungsargument für uns. Andere Anbieter müssen entweder den Kompressor oder den Stickstoffgenerator zukaufen.“ Denn die 01 Ein Roboter greift ein Magnetventil, um es für den nächsten Fertigungsschritt zu positionieren

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