Nachhaltigkeit und Klimaschutz gewinnen in Industrieunternehmen immer mehr an Bedeutung. Dabei ist eine nachhaltige Produktion nicht zwangsläufig mit einer Kostensteigerung verbunden. Mit der Initiative Blue-Evolution zeigt EWM, wie sich Wirtschaftlichkeit und Ökologie beim Schweißen in Einklang bringen lassen.
Eine rohstoffsparende Invertertechnologie und energiereduzierende Fügeverfahren verbessern nicht nur die Ökobilanz, sondern steigern auch die Effizienz der Schweißprozesse deutlich. Stromquellen auf Transduktor- oder Magnetverstärkerbasis sowie weitere Geräte mit Primärtransformator haben größere Energieverluste als moderne Inverter, die mit einem hohen Wirkungsgrad punkten und weniger Energie benötigen. Eine von EWM/Mündersbach durchgeführte Untersuchung zeigt, dass sich der Stromverbrauch beim Einsatz der Phoenix-XQ-400 mit Invertertechnologie im Vergleich zur stufengeschalteten Stromquelle WEGA 400 um 3.643 kWh im Jahr reduziert. Das gilt für das Schweißen im Bereich des Sprühlichtbogens mit einem Zusatzdraht mit Durchmesser von 1,2 Millimetern. Die Stromkosten sinken unter Berücksichtigung der Energiepreise zum Zeitpunkt der Messung um circa 730 Euro.
Inverter sind nicht nur effizienter, sondern auch um ein Vielfaches kompakter und leichter als stufengeschaltete Stromquellen. So wiegt beispielsweise der Transformator eines stufengeschalteten Schweißgerätes mit einer Leistung von 20 kW circa 100 Kilogramm. Dagegen hat der Transformator der Titan-XQ-350-puls von EWM mit der gleichen Leistung nur ein Gewicht von fünf Kilogramm. Für die Herstellung der Inverter-Stromquellen wird somit auch weniger Material benötigt und dementsprechend eine geringere Menge Kupfer, Aluminium und Stahl verbraucht. Darüber hinaus sorgt der Einsatz von Inverter-Stromquellen für eine Reduzierung der CO2-Emissionen. Das zeigt sich schon bei der Herstellung. So fallen beim Bau von 10.000 Inverter-Stromquellen pro Jahr über 1.100 Tonnen weniger CO2 an als beim Bau von Stromquellen konventioneller Technik.
Vorteile der Invertertechnologie
Bei dem Einsatz von stufengeschalteten Schweißgeräten kann der Anwender kaum Einfluss auf die Regelung der Schweißprozesse nehmen. Mit der Inverter-Stromquelle dagegen lassen sich wellenformgesteuerte Schweißprozesse realisieren, die Energiekosten und Schweißrauchemissionen erheblich reduzieren. So ermöglichen beispielsweise die Schweißprozesse Force-Arc-XQ und Force-Arc-puls-XQ von EWM deutlich kleinere Nahtöffnungswinkel im Vergleich zu herkömmlichen Schweißprozessen. Damit müssen weniger Raupen geschweißt werden.
Das reduzierte Schweißnahtvolumen hat Auswirkungen auf Schweißvorbereitungszeiten und Schweißzeiten. Die wärmeminimierten, richtungsstabilen und druckvollen Lichtbogen mit tiefem Einbrand im oberen Leistungsbereich ermöglichen darüber hinaus eine Reduzierung von Schweißzusatzwerkstoffen. Aufgrund des geringen Spritzeraufkommens ist zudem weniger Nacharbeit erforderlich. Im Ergebnis profitieren Anwender von einer Einsparung von Energie, Material, Zeit und Kosten. Im Vergleich zu herkömmlichen Schweißgeräten mit einem Standard-Sprühlichtbogen lassen sich mit Force-Arc-XQ sogar bis zu 60 Prozent Gesamtkosten einsparen.
Emissionen signifikant verringern
Inverter reduzieren die Emissionen schädlicher Schweißrauchpartikel, wodurch Mensch und Umwelt geschützt werden. „Die Technische Universität Dresden hat in einer Studie belegt, dass die Emissionen mit dem Einsatz von Force-Arc im Vergleich zum Schweißen mit einem herkömmlichen Sprühlichtbogen um bis zu 40 Prozent reduziert werden können“, sagt Dipl.-Wirtsch.-Ing. Boyan Ivanov, Technischer Vertriebsleiter bei EWM. „Es entsteht ein höherer Schweißrauchniederschlag auf der Werkstückoberfläche, weshalb diese Emissionen nicht in die Umgebung freigesetzt werden. Somit sorgt das Verfahren für verbesserte Arbeits- und Umweltbedingungen.“
Schweißprozess führt im Vergleich zum Standard-Schweißverfahren mit Kurzlichtbogen zu deutlich geringeren Emissionswerten. Grundsätzlich entsteht viel Schweißrauch, wenn der Schweißzusatzwerkstoff das Werkstück berührt und es zum Kurzschluss kommt. „Die Kurzschlussauflösung können wir sehr gut mit dem Inverter kontrollieren“, so Boyan Ivanov. „Der Kurzschluss erfolgt dann kontrolliert, und der Schweißrauch wird minimiert. Auch entstehen dabei kaum Spritzer.“
Den Gasverbrauch langfristig reduzieren und Prozesse sichern
Häufig wird die Gasmenge im Schweißprozess nicht korrekt eingestellt, sondern überdimensioniert. Die Folge sind erhöhte Gaskosten sowie Qualitätsverluste bei der Schweißnaht. Es bilden sich Poren, die zu porösen Schweißnähten führen können, oder Spritzer, die anschließend in zeitraubender und kostenintensiver Nacharbeit wieder entfernt werden müssen. Mit der elektronischen Gasmengenregelung im Drahtvorschubgerät lässt sich dies vermeiden.
Nachhaltig schweißen bedeutet aber auch, dass der gesamte Prozess überprüft und überwacht werden muss. Sollen Verbesserungen in puncto Umweltschutz erzielt werden, muss zunächst einmal bekannt sein, wie hoch der Ressourcen- und Energieverbrauch überhaupt ist. Mit dem Welding-4.0-Schweißmanagement-System EWM-Xnet lässt sich dies leicht feststellen. Alle Schweißgeräte im Werk werden miteinander vernetzt. Schweißdaten, Verbrauch und Kosten lassen sich so für unterschiedliche Bauteile aufzeigen und verwalten. „Xnet berechnet für jedes Schweißgerät den Energieverbrauch – pro Tag oder pro Auftrag, je nach Bedarf“, erklärt Boyan Ivanov. „Mit unserer neuen Version ermöglichen wir gleichzeitig eine Kalkulation der Emissionswerte. So lässt sich leicht feststellen, ob die CO2-Emissionen im festgelegten Rahmen oder zu hoch sind und entsprechend verringert werden müssen.“
Fazit: Nachhaltig schweißen rechnet sich
„Wir sind als einer der ersten Schweißgerätehersteller mit unserer Nachhaltigkeitsinitiative Blue-Evolution gestartet“, konstatiert Boyan Ivanov. „Damit zeigen wir, dass dank moderner Technik und innovativen Schweißprozessen weniger Rohstoffe verbraucht und Energie aufgewendet werden müssen, was zu Klimaschutz und Nachhaltigkeit beiträgt und sich gleichzeitig in sinkenden Kosten bemerkbar macht.“ Schweißzeiten können verkürzt werden, wodurch die Produktivität steigt. Zusätzlich lassen sich erhebliche Mengen an Emissionen reduzieren, was nicht nur die Ökobilanz, sondern auch die Arbeitsplatzbedingungen verbessert.
Dabei unterstützt die EWM-Technologie auch zukunftsgerichtete Konstruktionen und den Einsatz neuer Materialien. So geht beispielsweise der Trend im Kranbau, aber auch im Bau von Windenergieanlagen zum Einsatz dünner und gleichzeitig extrem fester Materialien. Damit diese sensiblen Werkstoffe optimal verschweißt werden können, bedarf es speziell darauf ausgerichteter Verfahren und entsprechender Invertertechnologie sowie einer umfangreichen Expertise.
Quelle: EWM