Verbesserte Kosteneinsparungen beim Metallgießen

Die US-Metallgießereiindustrie ist einer der größten Recycler von Metallen und Legierungen weltweit und allein für das Recycling von mehreren Millionen Tonnen Eisen und Stahl pro Jahr verantwortlich. Zusammen mit all den anderen wiederverwertbaren Metallen und Legierungen, die recycelt werden können, sind die US-Gießereien zu einem festen Bestandteil der Recyclingindustrie geworden. Ein großer Teil dieser Abfälle würde sonst als Schrott auf Schrottplätzen und Mülldeponien landen. Die Umweltfreundlichkeit der Metallgießereiindustrie führt jedoch nicht zu Kosteneinsparungen für die Metallgießereiunternehmen. Das Hauptziel der Branche besteht darin, Teile aus Metallen und Legierungen so effizient wie möglich zu verarbeiten und herzustellen.

Die Einführung von Kosteneinsparungen in der Metallgießerei bedeutet, dass die Prozesse effizienter gestaltet werden müssen, indem die Konstruktion der Anlagen überprüft, die Abläufe optimiert und die Systeme angepasst werden, um den Durchsatz zu erhöhen. Die Verbesserung der Prozesse senkt wiederum das Kohlenstoffprofil einer Gießerei und kontrolliert den Abfall, der die Gewinne schmälern kann. Durch das Management dieser Abfälle können Metallgießereien ihre Gewinnspannen verbessern. Die Verbesserung der Betriebseffizienz in der Fertigung und der Recyclingprozesse bei der Herstellung von Metallkomponenten ist daher für Gießereien aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht sinnvoll.

Verbesserung der betrieblichen Effizienz bei der Herstellung und dem Recycling von Metallen

Wir müssen uns ansehen, wo die Prozesse verfeinert werden können, um zu verstehen, wo die Industrie ihre betriebliche Effizienz verbessern kann. Viele Maßnahmen, die sich auf die Prozesseffizienz auswirken, erfordern nur eine begrenzte Investition durch eine Gießerei, während einige überhaupt nichts kosten, aber unabhängig von den Kosten muss es eine Strategie geben.

Zunächst ist es sinnvoll, sich die Phasen des Gießprozesses anzusehen:

• Schimmelpilz
• Beseitigung von Überläufen und Ausläufern
• Handhabung
• Oberflächenbehandlungen
• Verpackung und Versand

Es braucht vor allem Arbeitskräfte, die den Willen und das nötige Know-how haben, die betriebliche Effizienz zu verbessern. Die Schulung von Arbeitnehmern im Hinblick auf eine effektive Senkung der Verarbeitungskosten ist für die Herstellungs- und Recyclingaktivitäten des Sektors von wesentlicher Bedeutung.   

Bewährte Praktiken zur Verbesserung der Kosteneinsparungen

Der Kauf und die Installation effizienter Anlagen ist zwar ein guter Anfang, sollte aber nur ein Teil der Kostenmanagementstrategie einer Gießerei sein. Um einen umfassenden Plan für das Management der betrieblichen Effizienz erfolgreich einzuführen, müssen die Metallgießereien prüfen, wie sie die Effizienz der Teilefertigung verfolgen und kontrollieren können. Nur wenn die Effizienz der Prozesse in einer Gießerei bewertet wird, kann ein Metallgießereiunternehmen sie richtig steuern. 

Prozesskontrolle

Die Hersteller sollten zunächst überlegen, wie sie den Metallgussprozess steuern können, um die Einhaltung der Vorschriften zu gewährleisten. Dazu gehört entweder die Überwachung von Parametern und deren Behandlung während des Druckgussverfahrens oder das Aussortieren von Bauteilen, die nicht unter diese Parameter fallen, sobald die Herstellung abgeschlossen ist. Die Bewertung des Energieverbrauchs im Prozess sollte dabei eine Rolle spielen, was eine sorgfältige Bewertung aller beteiligten Systeme und Prozesse erfordert. Diese Analysen können intern oder durch einen Dritten, z. B. ein Versorgungsunternehmen, einen Regierungsvertreter oder einen beauftragten Dienstleister, durchgeführt werden.

Gießen

Die Kostenreduzierung sollte bereits bei der Konstruktion der Formen für die Metallteile beginnen. Die Formenkonstrukteure müssen sich auf verschiedene Aspekte konzentrieren, darunter Ästhetik, Funktionalität und betriebliche Aspekte, wie z. B. die Gewährleistung schneller Produktionszyklen und die Verringerung von Ausschuss aufgrund von Mängeln oder Herstellungsfehlern. Auch die Bedingungen vor oder nach dem Gießen sollten bedacht werden, damit die richtige Menge an Material für die korrekte Herstellung der Form zur Verfügung steht. Liegen die Schätzungen daneben, muss eine neue Form hergestellt werden, was die Kosten in die Höhe treibt und eine höhere Ausschussquote zur Folge haben kann.

Beseitigung von Überläufen und Ausläufern

In dieser zweiten Phase erfolgt die Abkühlung, wobei die Angüsse entfernt und die Bauteile für eine einfache Handhabung positioniert werden. Diese Abkühlungsphase sollte weniger Zeit in Anspruch nehmen als die Formgebung, wobei der Status der Flüssigkeit entweder statisch oder dynamisch ist, während die Temperatur der Flüssigkeit je nach Art der Abschreckung unterschiedlich ist. Bei statischen Flüssigkeiten kühlen die Bauteile langsamer ab, während dynamische Flüssigkeiten diesen Prozess durch einen schnelleren Wärmeübergang beschleunigen und damit effizienter machen. Automatische Abschreckprozesse sollten so konzipiert sein, dass eine Nachbearbeitung und Entgratung, die Überläufe und Läufer beseitigt, nicht erforderlich ist. Sie sollten jedoch den möglichen Bedarf an Nachbehandlungen berücksichtigen. Automatisierte Systeme, die Komponenten positionieren, tragen dazu bei, die Zeit für die Herstellung von Teilen zu verkürzen und damit die Kosten zu senken.

Handhabung

Werkzeugkonstrukteure denken im Allgemeinen nicht an die Handhabung, obwohl dies zu Beginn größerer Produktionsläufe ein Problem darstellen kann. Um die Effizienz zu gewährleisten, sollten Systeme Fragen wie die Abmessungen von Behältern sowie die Handhabung und Positionierung der Komponenten in ihnen berücksichtigen. Bei Just-in-Time-Fertigungsprozessen ist es möglich, nur so viel Material auf Lager zu halten, dass die Betriebskosten, die durch längere Vorlaufzeiten und Platzverschwendung entstehen, reduziert werden.  

Oberflächenbehandlungen

In dieser Phase werden die Teile durch Polieren oder andere Oberflächenbehandlungen zur Optimierung des Endprodukts von Linien und anderen Spuren befreit. Die Art der Oberflächenbehandlung von Formteilen kann Verfahren wie Entgasen, Entgraten und Sandstrahlen umfassen, die je nach der größten Effizienz optimiert werden können.

Verpackung und Versand

Beim Verpacken und Versenden fertiger Bauteile müssen deren Eigenschaften sorgfältig berücksichtigt werden. Obwohl die Verpackung von Bauteilen zum Teil eine ästhetische Angelegenheit ist, kann und sollte die Art und Weise, wie dieser Prozess durchgeführt wird, optimiert werden, um die Teile zu schützen, ohne die Fertigungsprozesse, in denen sie verwendet werden, zu verlangsamen. Die Kosten für die Verpackung der Teile sollten gegen die Notwendigkeit, das Produkt zu schützen, abgewogen werden. Außerdem sollten die Komponenten nicht so sicher verpackt werden, dass sie die Zeit, die für die Entnahme aus der Verpackung und den Einbau der Teile in das fertige Produkt benötigt wird, erhöhen.  

Bewertung & Prozesseffizienz

An den Bewertungen sollten Mitarbeiter mit unterschiedlichen Fachgebieten und verschiedenen Erfahrungsbereichen und Kenntnissen beteiligt sein. Diese Teams müssen jedoch wissen, wie man eine Bewertung durchführt, um die betriebliche Effizienz in der Produktion zu verbessern. Manchmal arbeiten lokale Energieversorger mit Unternehmen zusammen, die Industrieanlagen planen, da einige von ihnen Programme zur Verbesserung von Systemen wie Beleuchtung oder Motoren anbieten. Das Energieministerium (DOE) unterstützt eine Reihe von Bundesprogrammen in den USA, wie z. B. das Industrial Assessment Center (IAC)-Programm für kleinere und mittlere Unternehmen, bei dem qualifizierte Universitätsstudenten kostenlose Bewertungen durchführen.

Weitere Möglichkeiten zur Senkung der Kosten für Metallguss sind:

• Umweltstrategien: Die Koordinierung und Umsetzung eines Umweltmanagementprogramms (EMP) sollte ganzheitlich betrachtet werden. Auch wenn einige Unternehmen die EMP-Anforderungen als eine Verringerung der betrieblichen Effizienz und der Ressourcen betrachten, ist es notwendig, die Einhaltung der Vorschriften, die Gesundheit der Mitarbeiter und das Qualitätsmanagement zu verbessern und gleichzeitig die Effizienz zu steigern, die Haftung zu verringern und Kosten zu sparen. Es ist jedoch wichtig, dass eine EMP die Gesamtproduktionsstrategie einer Metallgießerei nicht beeinträchtigt.
• Ausrüstung: In jedem Fertigungsbereich ist es wichtig, über die effektivste Ausrüstung zu verfügen, und das ist in der Metallgussindustrie nicht anders. Gut konzipierte Anlagen erfordern weniger Wartung, was die Ausfallzeiten reduziert. Dies spart den Herstellern Zeit und Geld, auch wenn qualitativ hochwertige Maschinen höhere Anfangsinvestitionskosten verursachen können. Diese Anlagen halten jedoch länger und bieten somit einen größeren finanziellen Nutzen.
• Längere Betriebszeiten: Obwohl in anderen Industriezweigen oft mit geringerer Leistung und allgemein höheren Kosten verbunden, sind Gießereien kosteneffizienter, wenn der Betrieb rund um die Uhr stattfindet. Moderne Metallgießereimaschinen sind in der Lage, nonstop zu arbeiten und sind für den Dauerbetrieb ausgelegt. Durch die Erhöhung der Betriebszeit können die Metallgießereien ihre Kosten senken.
• Verhandlung der Energiekosten: Deregulierte Energiemärkte können zu ungleichen Betriebskosten führen, insbesondere bei hohem Energiebedarf. Gießereien in solchen Märkten sollten sich nach einem Energieversorger umsehen, der ihnen hilft, die Energiekosten zu senken, indem er Rückkäufe, große Energielieferungen und andere kostensenkende Lösungen aushandelt.

Ein Teil der Energiestrategie einer Gießerei sollte darin bestehen, den Energieverbrauch des vergangenen Jahres zu untersuchen und ihn mit der Produktion zu vergleichen. Dabei können fortschrittliche Softwaretools diese Analyse unterstützen und helfen, Trends zu erkennen, obwohl dies auch manuell geschehen kann. Es ist wichtig, den Strom- und den Kraftstoffverbrauch getrennt zu betrachten, um festzustellen, wo die meiste Energie verbraucht wird. Anhand dieser Daten können die mit der Kostensenkung beauftragten Teams eventuelle Probleme leichter erkennen.

Verbesserung der Effizienz von Gießereiprozessen 

Unabhängig von der Größe der Gießerei sind Prozesse, die Kosteneinsparungen fördern, Schlüsselfaktoren für die Rentabilität. Um zu wissen, wie die betriebliche Effizienz bei der Herstellung oder dem Recycling von Metallen verbessert werden kann, muss die Unternehmensleitung dafür sorgen, dass dies als zentrales Geschäftsziel angesehen wird. Dies erfordert mitunter schwierige Entscheidungen und eine Verpflichtung, an die sich die Mitarbeiter auf allen Ebenen des Unternehmens halten müssen.

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