Effizienz in der Reinigungstechnik optimieren

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FACHBEITRAG
Effizienz in der Reinigungstechnik optimieren
Kostentreibern auf die Spur kommen
Effizient ist ein Reinigungsprozess, wenn bei hohem Durchsatz definierte
Sauberkeitsanforderungen zu geringstmöglichen Kosten erzielt werden. Ob dieses
Ziel erreicht wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab, die Einfluss auf die
Kosten haben.
Wesentliche Voraussetzung für einen effizienten Reinigungsprozess ist dessen
optimale Anpassung an die jeweilige Reinigungsaufgabe. Zentrale Kriterien dabei
sind Material, Größe und Geometrie des Bauteils, Art und Menge der
Verschmutzung,
die
Spezifikation
hinsichtlich
filmischer
und
partikulärer
Sauberkeit, der Durchsatz und die erforderliche Flexibilität.
Grundsätzlich
steigen
die
Kosten
für
die
Reinigung
je
höher
die
Sauberkeitsanforderungen sind. Es lohnt sich daher zu hinterfragen, ob die
geforderten Restschmutzvorgaben für das jeweilige Bauteil beziehungsweise den
entsprechenden Fertigungsschritt wirklich erforderlich sind. Ein weiterer Aspekt,
der in die Effizienzbetrachtung von Reinigungsprozessen einfließen sollte, ist die
Frage nach der Verringerung der eingebrachten Schmutzmenge. Denn alles, was
nicht abgereinigt werden muss, verursacht auch keine Kosten.
Investitionskosten sind aufgabenabhängig
Entscheidenden
Einfluss
auf
die
späteren
Betriebskosten
des
Reinigungsprozesses haben die Anlagentechnologie und die daraus resultierenden
Investitionskosten. Ob eine mit wasserbasierenden Medien oder mit Lösemitteln
betriebene Anlage die richtige Wahl ist, hängt von den abzureinigenden
Verschmutzungen ab. Wobei hier der Grundsatz gilt: Gleiches löst Gleiches. Dies
bedeutet, bei einer mineralölbasierten (unpolaren) Verschmutzung, beispielsweise
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Dürr Ecoclean GmbH
Marketing
Mühlenstraße 12
70794 Filderstadt
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FACHBEITRAG
Bearbeitungsöle, Fette und Wachse, ist meist ein Lösemittel die richtige Wahl. Für
wasserbasierte (polare) Verunreinigungen wie Kühl- und Schmieremulsionen,
Polierpasten, Additive, Salze, Abrieb und andere Feststoffe kommen üblicherweise
wässrige Reiniger zum Einsatz. Es lohnt sich dabei auch, einen Blick auf die
eingesetzten Materialien und die Verarbeitung der Anlage zu werfen.
Ebenfalls
aufgabenabhängig
ist
die
Auslegung
und
Ausstattung
der
Reinigungsanlage. Hier geht es beispielsweise darum, wie viele Tanks oder
Tauchbecken erforderlich sind, um das geforderte Reinigungsergebnis zu erzielen.
Ist der Einsatz von Ultraschall notwendig und – wenn ja - mit welcher Leistung?
Lässt sich die Reinigungsaufgabe mit einer Standardanlage erfüllen oder muss das
System
kundenspezifisch
ausgelegt
werden?
Welche
Einrichtungen
zur
Medienpflege und -aufbereitung werden integriert? Wie erfolgt die Trocknung? Die
bei der Auswahl der richtigen Technologie sowie bei der Ausstattung und
Auslegung
auftretenden
Fragen
lassen
sich
durch
Reinigungsversuche
beantworten, die Dürr Ecoclean zur optimalen Prozessabstimmung im eigenen
Technikum in Filderstadt durchführt. Gleichzeitig ermöglicht das umfangreiche
Anlagenprogramm des Filderstädter Unternehmens, das Systeme für alle
Reinigungsmedien umfasst, eine in puncto Dimensionierung, Verfahrenstechnik,
Medienaufbereitung und Trocknung an die jeweilige Aufgabe angepasste
Anlagengestaltung.
Bei der Investition in ein neues Reinigungssystem spielen natürlich die momentan
zu lösenden Reinigungsaufgaben die Hauptrolle. Trotzdem ist es sinnvoll, auch an
die nahe Zukunft zu denken. Verändern sich das Produktspektrum und/oder
Kundenstruktur und ergeben sich dadurch veränderte Anforderungen an die
Reinigung?
Wie personalintensiv ist der Reinigungsprozess?
Einen nicht unerheblichen Teil der Betriebskosten des Reinigungsprozesses
können die Personalkosten ausmachen. Insbesondere bei wässrigen Prozessen
sind Kontrollen der Badqualität und Badpflegemaßnahmen regelmäßig erforderlich.
Erfolgt dies automatisiert, erhöhen sich zwar die Investitionskosten, im laufenden
Betrieb bringt der höhere Automatisierungsgrad jedoch Kosteneinsparungen. Dies
trifft auch bei einer automatischen Beschickung der Reinigungsanlage zu.
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FACHBEITRAG
Kostenfaktor Verbrauchsmittel
Der Aufwand für Verbrauchsmittel wie Reinigungsmedien, Filtermaterialien, Frischund Abwasser sowie Entsorgungskosten hängt ebenfalls von der eingesetzten
Technologie ab.
Grundsätzlich
verursachen in diesem
Bereich
wässrige
Reinigungsanlagen höhere Kosten. Kostensenkend wirkt es sich hier häufig aus,
wenn
die
eingebrachte
Schmutzmenge
verringert
und
die
Bad-
sowie
Filterstandzeit dadurch erhöht werden kann.
Energieeffizienz – in aller Munde
Geht es um den Energieverbrauch, unterscheiden sich Prozesse mit wässrigen
Medien und Lösemitteln ebenfalls technologiebedingt – Lösemittelsysteme
arbeiten energieeffizienter. Abhängig von der Reinigungsaufgabe ist außerdem zu
überlegen, ob beispielsweise der Einsatz einer Hochdruckspritzpumpe wirklich
erforderlich ist. Eine andere Frage, die für Energieeinsparungen ausschlaggebend
sein kann ist: Müssen die Teile für den nächsten Prozess wirklich ganz trocken
sein oder kann die energieintensive Trocknung reduziert werden, zum Beispiel
durch den Verzicht auf eine Vakuumpumpe? Auch die Verringerung der
Schmutzmenge hat auf die Energieeffizienz Auswirkungen. Ein Beispiel: Lässt sich
bei einem definierten Standardprozess in der Metallindustrie mit einer wässrigen
Einkammeranlage,
die
2.080
Stunden
im
Jahr
betrieben
wird,
die
Aufbereitungsleistung von 50 l/h auf 25 l/h senken, reduzieren sich die dafür
erforderlichen Stromkosten von 9.734 Euro auf 4.867 Euro (durchschnittliche
Strompreise Deutschland 11/2012). Bei einer Lösemittelanlage führt eine
Reduzierung der Aufbereitungsleistung von 140 l/h auf 70 l/h zu einer Verringerung
der Stromkosten von immerhin noch rund 2.100 Euro pro Jahr. Auch das von Dürr
Ecoclean für bestehende und neue Anlagen entwickelte Energiesparpaket
ermöglicht je nach Anlagentyp beachtliche Einsparungen. Denn durch die
„Intelligente
beispielsweise
Anlagensteuerung“
Vakuumpumpen
werden
nach
energieintensive
einer
Aggregate
definierten
Zeit
wie
ohne
Warenverfügbarkeit automatisch in einen Standby-Modus geschaltet.
Weniger effektiv gestaltet sich der viel diskutierte Umstieg bei Antrieben von IE2
auf IE3. Und das ganz abgesehen davon, dass diese Motoren für viele Aggregate
noch nicht lieferbar sind.
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FACHBEITRAG
Instandhaltung und Risikotoleranz
Auch hier hängen die Kosten von der eingesetzten Technologie ab, wobei dieses
Mal Lösemittelanlagen etwas stärker zu Buche schlagen. Ein Kriterium, das bei der
Entscheidung für ein angepasstes Wartungskonzept eine Rolle spielt, ist die
Risikotoleranz – also die Frage, wie teuer es wird, wenn die Reinigungsanlage
plötzlich ausfällt. Entsprechend den Anforderungen sind verschiedene Lösungen
möglich: von der Instandhaltung durch geschultes eigenes Personal bis zur
Wartung durch den Service des Anlagenherstellers. Beides führt zu einer höheren
Anlagenverfügbarkeit und Prozesssicherheit, ohne dass es Auswirkungen auf die
Betriebskosten hat. Aber auch eine hohe Prozesssicherheit ist ein gutes Stück
Effizienz.
Einfluss der Sauberkeitsanforderungen auf die Betriebskosten
Anhand einer konkreten Anwendung errechnete Dürr Ecoclean, wie sich die
Betriebskosten bei unterschiedlichen Sauberkeitsanforderungen verändern. Basis
ist ein zweistufiger Reinigungsprozess mit Reinigen, Spülen, Heißluft- und
Vakuumtrocknung in einer wässrigen Einkammeranlage mit zwei Tanks. Gereinigt
werden rund sechs Kilogramm schwere Gussteile, die mit Emulsion, Spänen und
Partikeln verschmutzt sind. Nach der Reinigung dürfen sie keine Partikel >500 µm
aufweisen. Im Zweischichtbetrieb mit acht Chargen/Stunde liegen die Kosten bei
4,58 Euro/Charge. Wird unter gleichen Voraussetzungen von Zwei- auf
Dreischichtbetrieb umgestellt, sinken die Kosten auf 3,67 Euro/Charge.
Steigen
die
Sauberkeitsanforderungen
auf
>350
µm
erhöhen
sich
die
Reinigerkosten und es können nur noch sechs Chargen/Stunde gereinigt werden.
Im Zweischichtbetrieb steigen die Kosten auf 6,10 Euro/Charge.
Bei der Sauberkeitsanforderung kein Partikel >200 µm ist ein dritter Flutbehälter für
einen dreistufigen Prozess Reinigen – Spülen – Spülen erforderlich. Außerdem
muss zusätzlich Ultraschall eingesetzt werden und es fallen Kosten für spezielle
Warenträger und Personal sowie anteilig für das Labor und einen Reinraum an.
Dies erhöht die Kosten bei sechs Chargen/Stunde im Zweischichtbetrieb auf 9,80
Euro/Charge. Eine Standardlösung für einen effizienten Reinigungsprozess
existiert also nicht. Sie lässt sich immer nur im Zusammenhang mit der
spezifischen Reinigungsaufgabe und den Prozessparametern ermitteln.
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FACHBEITRAG
Grafik: Die Effizienz des Reinigungsprozess hängt von verschiedenen Faktoren ab.
Grafik: Motoreneffizienz – Das Energiesparpotenzial, das ein Antriebswechsel von IE2 auf IE3 bringt,
ist begrenzt. Die Amortisationszeit lässt sich nicht berechnen, da diese Antriebe nicht für alle
Aggregate verfügbar sind.
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FACHBEITRAG
Universal 71C: Effizienz erfordert, dass die Technologie optimal an die Reinigungsaufgabe angepasst
wird.
Kommen
sowohl
Lösemittel-
als
auch
wässrige
Systeme
in
Frage,
ermöglichen
Lösemittelanlagen geringere Betriebskosten.
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Eine
automatisierte
Beschickung
erhöht
zwar
die
Investitionskosten,
reduziert aber
den
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Personalaufwand im laufenden Betrieb.
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FACHBEITRAG
Grafik: Reduktion der Destillatleistung
Author: Doris Schulz, Photos: Dürr Ecoclean GmbH
Kontakt:
Dürr Ecoclean GmbH, Akademie
Mühlenstrasse 10, 70794 Filderstadt, Germany
Phone: +49 711 7006-0; Email: [email protected]
Als führender Anbieter beliefert Dürr Ecoclean Automobilhersteller und -zulieferer
sowie den breit gefächerten industriellen Markt mit modernster Reinigungstechnik
sowie Systemen zur Behandlung und Aktivierung von Oberflächen. Mit individuell
angepasster Technik von Dürr Ecoclean erschließen Kunden Einsparpotenziale,
zum Beispiel bei Stückkosten, Energieverbrauch und Prozessdauer. Dürr Ecoclean
ist Mitglied des Dürr-Konzerns und verfügt weltweit über zehn Standorte in acht
Ländern mit rund 800 Mitarbeitern.
Der Dürr-Konzern zählt zu den weltweit führenden Maschinen- und
Anlagenbauern. Produkte, Systeme und Services von Dürr ermöglichen
hocheffiziente Fertigungsprozesse in unterschiedlichen Industrien. Rund 65% des
Umsatzes entfallen auf das Geschäft mit Automobilherstellern und -zulieferern.
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Weitere Abnehmerbranchen sind zum Beispiel der Maschinenbau, die Chemieund Pharmaindustrie und – seit der Übernahme der HOMAG Group AG im Oktober
2014 – die holzverarbeitende Industrie. Dürr verfügt über 93 Standorte in 28
Ländern und erzielt mit über 13.700 Mitarbeitern einen Jahresumsatz von rund 3,2
Mrd. €. Der Konzern agiert mit fünf Divisions am Markt:
Paint and Final Assembly Systems: Lackierereien und
Endmontagewerke für die Automobilindustrie
Application Technology: Robotertechnologien für den automatischen
Auftrag von Lack sowie Dicht- und Klebstoffen
Measuring and Process Systems: Auswucht- und Reinigungsanlagen
sowie Prüf- und Befülltechnik
Clean Technology Systems: Abluftreinigungsanlagen und
Energieeffizienztechnik
Woodworking Machinery and Systems: Maschinen und Anlagen für die
holzbearbeitende Industrie
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