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EUROGUSS 2022: Digitales Energie- und Stoffstrommodell für den Druckguss

Nach einem Jahrzehnt des Wirtschaftswachstums in den meisten Industrieländern verlangsamt sich das globale Wachstum. Der Weg in die Zukunft besteht darin, ein operatives System zu gewährleisten, das seine Struktur und Kostenbasis schnell an die schwierigeren wirtschaftlichen Gegebenheiten anpassen kann. Dies bedeutet auch, die Gelegenheit zu nutzen, um das Geschäft kontinuierlich weiterzuentwickeln und zu verbessern. Insgesamt nennen wir diesen Prozess „Adaptive Operationen“.


Lean.IQ hat dazu in einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit der Hochschule der Bayerischen Wirtschaft sowie der Hochschule München ein "Digitales Energie- und Stoffstrommodell für den Druckguss" entwickelt.


Mit diesem Modell geben wir dem operativen Bereich ein nützliches Tool, um Optimierung im Produktionsablauf in Echtzeit durchführen zu können. Denn die Produktion ist ein Schlüsselbereich, der sich ständig neuen Anforderungen anpassen muss: Markt- und Technologietrends müssen schnell und effektiv in die laufende Produktion eingebunden werden.


Unser Ansatz:

  • In der Produktion werden Ideen und Innovationen konkret, wenn sie sich in einem Produkt oder einer Dienstleistung manifestieren. Deshalb legen wir in unserem Modell insbesondere einen sehr praxisnahen Ansatz zu Grunde.

  • Aber die Produktion ist auch der Ort, an dem Produkte und Dienstleistungen „flüssig“ bleiben müssen, damit sie sich auf die nächste Veränderung einstellen können, die unmittelbar bevorsteht. Dazu haben wir uns in der Entwicklung auf eine intuitive und einfach zu bedienenden Lösung fokussiert.

Um die Produktion anpassungsfähig zu machen, müssen Unternehmen ein betriebliches System sicherstellen, das seine Struktur und Kostenbasis schnell ändern kann, beispielsweise durch einen modularen Aufbau, durch skalierbare Fertigungsfunktionen oder durch Personal- und Bot-Mitarbeiter, die schnell hochgefahren oder neu eingesetzt werden können Richtungen.


"Adaptive Operations" in der Produktion helfen dabei, sich kontinuierlich zu verbessern, beispielsweise durch digitale Erfassung von Leistungsdaten.


Makro-Trends

Die Druckguss-Industrie ist voll in die gesellschaftliche und technische Weiterentwicklung eingebunden. Eine gewichtige Rolle spielt dabei der Wandel in der Automobilindustrie , die rund 80% der Druckguss-Produktion abnimmt. Der Trend weg vom Verbrennungsmotor, hin zu alternativen Antrieben wirkt sich zwangsläufig auf die Nachfrage nach Druckgussteilen aus: Während ein Verbrennungsmotor etwa 220 derartige Teile enthält, sind für einen Elektroantrieb nur noch rund 25, also gut ein Zehntel davon, nötig.


Veränderungen im Mobilitätsverhalten der Menschen wie Carsharing, der Einsatz von Robocabs oder autonomen Fahren könnten darüber hinaus bewirken, dass viel weniger Fahrzeuge und damit auch weniger crashsichere Bauteile benötigt werden. Trotzdem können Druckgießereien optimistisch in die Zukunft blicken, denn für jedes Fahrzeug sind auch zukünftig Komponenten wie Strukturbauteile oder Sensorgehäuse erforderlich, die strenge Vorgaben erfüllen und sich durch Druckgießen kostengünstig herstellen lassen. Aber auch Elektromotoren benötigen Druckgussteile wie z.B. Batteriegehäuse.


Deshalb hat sich die Druckgußtechnik stark weiterentwickelt, was Legierungen, Fertigungsverfahren und Anwendungsmöglichkeiten betrifft. Heute ist es möglich, Druckgussteile herzustellen, die schweißbar sind und geklebt oder genietet werden können. Auch stehen Verfahren bereit, um die Oberflächen anwendungsspezifisch zu veredeln.


Eine genauere Analyse zeigt, dass in den Industrieländern die spezifische Gussproduktion seit den neunziger Jahren angestiegen ist, was auf einen langfristigen Strukturwandel zurückzuführen ist, der sich - besonders ausgeprägt in Westeuropa - in einem zunehmenden Anteil der Metallindustrie am gesamten Verarbeitenden Gewerbe ausdrückt. In den letzten Jahren hat sich dieser Trend etwas beschleunigt, was allerdings konjunkturelle Gründe hat und sich nicht fortschreiben lässt. Heute werden zwischen 7 und 10 Tonnen Druckgussteile je 1 Mio. € Wertschöpfung des Verarbeitenden Gewerbes hergestellt. Die Tendenz zur Produktion von hochwertigen und weniger „gewichtigen“ Gussteilen in den etablierten Industrieländer, lässt den Durchschnittspreis für 1 kg Guss ansteigen.


Die deutschen Gießereien sind global wettbewerbsfähig. Sie haben in den zurückliegenden Jahren Marktanteile gewinnen können. Hinzu kommt, dass sie aufgrund ihrer engen Verbindung zu leistungsfähigen Abnehmerindustrien und ihrer Stärke als Zulieferer im Bereich konventioneller und alternativer Energieerzeugung in langfristig wachstumsträchtigen Märkten tätig sind.


Das Ergebnis bei einer langfristigen Analyse der Absatzmärkte für Gießereierzeugnisse zeigt allerdings, dass im laufenden Jahrzehnt weltweit ein Investitionsboom stattgefunden hat, der – in Anbetracht einer in den kommenden Jahren schwächeren weltwirtschaftlichen Entwicklung – mittelfristig das Risiko eines kräftigen Rückschlags in sich trägt. Vor diesem Hintergrund sollten Expansionspläne mit langem Atem geplant werden.


Digitalisierung

Auch dem Thema „Digitalisierung“ (Industrie 4.0) kommt wachsende Bedeutung in der Druckguss Industrie zu, weil Prozesse durch digitale Techniken effizienter gesteuert und Optimierungspotentiale besser erkannt werden können. Die deutsche Industrie steht eben wegen der Verzahnung der Produktion mit der modernen Informations- und Kommunikationstechnik vor großen Herausforderungen. Die Gießereiindustrie mit ihrer vorwiegend mittelständischen Struktur ist geprägt durch einen niedrigen Automatisierungsgrad, bedingt durch die sehr lange Lebensdauer der produzierenden Maschinen. Überzeugende Konzepte und Visionen sind hier notwendig, um einen über Jahre etablierten Prozess zu verändern.


Mit unserem Forschungsprojekt zeigen wir insbesondere die Möglichkeiten auf, durch Transparenz in den einzelnen Wertschöpfungsprozessen, den Bereich Stoff- und Energieströme nachhaltig zu optimieren.


Sie wollen unser Forschungsprojekt in allen Einzelheiten einmal kennenlernen? Dann heißen wir sie jetzt schon herzlich willkommen zum diesjährigen Druckgußtag. Dieser findet parallel zur EUROGUSS 2022 vom 8. bis 10. Juni 2022 in Nürnberg statt. (mehr)





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