elektrowärme international Induktives Härten/ Vakuum- und Plasmatechnik (Vorschau)

ISSN 0340-3521
VULKAN-VERLAG
AUSGABE
3/2011
67. Härterei-Kolloquium
12. bis 14. Oktober 2011
in Wiesbaden
Großer HK-Sonderteil 2011
Informationen – Programm –
Interview – Produktvorschau
Schwerpunkt
Induktives Härten / Vakuum- und Plasmatechnik
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EDITORIAL
Thermoprozesstechnik –
Eine innovative Branche
im Aufwind
Viele von uns stehen noch unter dem Eindruck der Thermprocess 2011 in Düsseldorf, die mit
einem neuen Besucherrekord überrascht hat und die mit vielen Besuchern aus den europäischen
Nachbarländern, USA, Kanada und besonders Indien wieder einmal dem Ruf einer internationalen
Leitmesse für die Thermoprozesstechnik gerecht geworden ist. Neben vielen interessanten
Kundenkontakten sind mir insbesondere die vielen Schülergruppen in Erinnerung
geblieben, die von Stand zu Stand pilgerten und sich dabei über die Leistungs- und Innovationsfähigkeit
des thermischen Anlagenbaus, aber auch über Ausbildungs- und Berufsmöglichkeiten
in den Unternehmen informieren konnten. Es bleibt zu hoffen, dass die Jugendlichen durch den Messebesuch
Lust und Interesse an einem technischen Ausbildungsberuf oder Studiengang gewonnen haben. Gerade in der aktuellen,
sehr positiven Auftragssituation im deutschen Maschinen- und Anlagenbau stellt uns der Mangel an ingenieurwissenschaftlichen
Nachwuchs vor große Probleme. Der Arbeitsmarkt für Ingenieure ist leergefegt und der gesamtwirtschaftliche
Schaden, den die Industrie durch unbesetzte Ingenieurstellen erleidet, geht in die Milliarden. Diesem Problem
ist langfristig nur zu begegnen, in dem wir schon frühzeitig, im Kindes- oder Jugendalter, die Neugier und das Interesse
an technischen Disziplinen anregen und fördern.
Das Härtereikolloquium 2011 steht unmittelbar vor der Tür und wird sich uns in diesem Jahr in neuem Gewand präsentieren.
Ein neuer, repräsentativer Zugang über den Haupteingang der Rhein-Main-Hallen löst den bisherigen Zugang
über den Dianabrunnen ab. Die teils neuen Messehallen sind größer und bieten uns Ausstellern mehr Gestaltungsspielraum.
Allerdings hat sich auch die Belegung der Messehallen geändert. Manch einer der Besucher wird sich verwundert
die Augen reiben und neue Wege beschreiten müssen, um wie gewohnt seine Kunden, Lieferanten oder Fachkollegen
zum Gespräch zu treffen. Nichts geändert hat sich indessen an der Räumlichkeit der Vortragsveranstaltung, sie findet
in bewährter Weise im Kongresssaal statt. Themenschwerpunkte des Fachkongresses sind in diesem Jahr die Wärmbehandlungs-Anlagentechnik,
hochfeste Leichtbauwerkstoffe, Qualitätssicherung für die Wärmebehandlung, Bauteilreinigung,
Werkstoff- und Bauteileigenschaften, sowie Thermochemische Verfahren. Die Schwerpunktthemenblöcke werden
jeweils von Übersichtsvorträgen eingeleitet. Besonders empfehlen möchte ich die beiden Plenarvorträge am Donnerstagvormittag.
Hier wird der Präsident der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Prof. Dr. rer. nat. M.
Hennecke zum Thema „Innovation und Sicherheit im Staatsauftrag – aus der Arbeit der BAM“ berichten. Der Leiter des
Max-Planck-Instituts für Eisenforschung in Düsseldorf, Prof. Dr.-Ing. Dierk Raabe wird den Wissensstand zur „Modellierung
von Struktur und Materialeigenschaften“ darstellen.
Zum Schluss möchte ich auf die Beiträge dieser Ausgabe der elektrowärme international hinweisen, die mit Schwerpunktthemen
rund um das HK 2011 die Innovationsfähigkeit der Branche belegen.
Dr. Klaus Löser
ALD Vacuum Technologies GmbH
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
205

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der Thermoprozesstechnik
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Heft 3
September 2011
Wi r t s c h a f t und U n t e r n e h m e n
Franken Guss Kitzingen: BMU-Förderung eines Pilotprojekts
zur großtechnischen Abwärmenutzung von Rauchgas ......212
Neue Zwei-Kammer Schmelzöfen von Hertwich Engineering
senken Energieverbrauch ............................212
BDG – Energiewende bietet Chancen, aber auch hohe
Risiken ..........................................212
Inductoheat erweitert Kompetenzen und Dienstleistungen
in Europa ........................................213
Plasmakonferenz bei HÜTTINGER .....................214
IKB: Gießereien wieder auf Wachstumskurs. .............214
Neue Inductotherm Schmelzofenanlage für Friedrichshütte
GmbH ..........................................215
SMS Siemag übernimmt Metix (Pty) Ltd. ................216
Verkauf der Metal Forming Gruppe an die spanische
Gestamp Automoción .............................217
Roland Berger Studie: Energieeffizientere Produktion bietet
77 Mrd. Euro Einsparpotenzial ........................217
Siemens modernisiert Hauptantriebe der Warmbreitbandstraße
bei voestalpine Stahl in Linz. ....................218
Ausgezeichneter Erfindergeist bei Oerlikon Leybold
Vacuum .........................................219
SMS GmbH an elexis AG beteiligt .....................219
Salzgitter hält wieder mehr als 25 % an Aurubis ..........220
Stahl-Informations-Zentrum: Leistungsfähige Stahlindustrie
sichert Automobilproduktion .........................220
Trumpf erneut mit dem Bosch Supplier Award
ausgezeichnet ....................................221
VDMA: Maschinenexport wächst zweistellig .............221
ZPF auf Wachstumskurs .............................223
20 Jahre Raytek ...................................223
ZVEI: Technischer Systemplaner als neuer Ausbildungsberuf
...........................................223
Fa c h b e r i c h t e
Jochen C. Huljus, Dirk M. Schibisch
Modulare Induktionslösungen für Antriebsteile und ähnliche
Werkstücke
Modular induction hardening solutions for powertrain components and similar
workpieces ........................................................255
Großer HK-Sonderteil ab S. 237:
Wärmebehandlung leistet wichtigen
Beitrag zur effizienten Energienutzung
Volker Heuer, Klaus Löser
Energetische Optimierung von thermo chemischen Vakuumprozessen
und Anlagen in der Großserie
Energy optimization of thermochemical vacuum processes and equipment
in large-scale production .............................................261
Jürgen Crummenauer, Jörg Vetter, Georg Erkens
Oberflächenveredelung mittels Plasma-Technologie
Plasma Surface Technology ............................................269
Einsatzhärten in Großserie – Energetische
Optimierung von thermochemischen
Vakuumprozessen und Anlagen
(S. 261)
Lars Franze, Harry Krötz, Christian Krause
Induktives Randschichthärten mit hoher Präzision und
Wiederholgenauigkeit
Induction surface hardening with highest accuracy and repeatability ............278
208 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

J o u r n a l
Terminkalender ..................................216
Fortbildung .....................................218
Veranstaltungen .................................224
Personalien .....................................228
Medien ........................................229
N a c h g e f r a g t
Folge 2: Andreas Seitzer
„Globalisierung ist keine Einbahnstraße“ ...............233
G e w u s s t wie
Induktionskochfelder – Eine heiße Sache? ..............253
HK- S o n d e r t e i l
Allgemeine Informationen: 67. Härterei-Kolloquium der
AWT in neuen Räumlichkeiten .......................237
Vortragsprogramm. .............................238
Interview: „Wärmebehandlung leistet Beitrag zur effizienten
Energienutzung und Ressourcenschonung“
ewi im Gespräch mit Dr. Olaf Irretier ..................241
Produktvorschau der Aussteller ...................245
Fo r s c h u n g akt u e l l
Numerische Untersuchungen induktiver Erwärmungsprozesse
für das Presshärten ...........................283
I m Pr o f i l
Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik der RWTH
Aachen ........................................289
A u s der Pr a x i s
Überwachung der Feuerfestauskleidung von Gießpfannen . 297
Elektrische Heizung für Versuchs behälter am KIT realisiert ..299
WISSEN für die ZUKUNFT
Topaktuelle
NEUERSCHEINUNG
Induktives Schmelzen
und Warmhalten
Grundlagen – Anlagenbau – Verfahrenstechnik
Dieses kompakte Buch behandelt die Verfahrenstechnik
des Schmelzens, Warmhaltens und Gießens von Metallen
mit Induktionsanlagen. Dazu werden die Grundlagen der
induktiven Energieübertragung und die industrielle Ausführung
von Induktionsöfen soweit beschrieben, wie es für
das Verständnis der Produktionsprozesse notwendig ist.
Farbige Abbildungen verdeutlichen anschaulich die Thematik.
Ebenso gibt es ein Kapitel über die Schmelztechnologie der
Metalle und ihrer Legierungen. Auf dieser Grundlage werden
die Auslegung und der Betrieb der Induktionsanlagen für
den Einsatz in Eisen- und Stahl gießereien, Stahlwerken
sowie NE-Metallgießereien und -halbzeug werken dargestellt.
Schwerpunkt ist dabei die metallurgische Verfahrenstechnik.
Inhalt:
Einleitung; Grundlagen; Induktive Energieübertragung;
Bauformen von Induktionsöfen; Induktions-Tiegelofen;
Elektromagnetische Rührer und Pumpen; Ofenauslegung für
das Schmelzen im Tiegelofen; Schmelzmetallurgie von Eisenund
Nichteisen-Werkstoffen; Betrieb von Induktionsanlagen
in Eisengießereien; Schmelzen im Induktionstiegelofen;
Duplizieren, Warmhalten und Speicherschmelzen im Tiegelofen;
Warmhalten im Rinnenofen; Gießen mit druckbetätigten
Gießöfen; Kontinuierliche Flüssigeisenversorgung; Kontinuierliche
Flüssigeisenversorgung; Schmelzen von Stahlguss im
Induktionstiegelofen; Induktionstiegelöfen im Ministahlwerk;
Induktionsanlagen in der Aluminium- Industrie; Induktionsanlagen
für Kupferwerkstoffe; Induktionsanlagen für Zink etc.
Vulkan-Verlag
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Herausgegeben von Erwin Dötsch
2009, 260 Seiten, DIN A 5, gebunden,
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Verfahren ......................................301
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Pfl ege der laufenden Kommunikation werden Ihre persönlichen Daten erfasst und gespeichert. Mit dieser Anforderung erkläre ich mich
damit einverstanden, dass ich per Post, Telefon, Telefax oder E-Mail über interessante Verlagsangebote informiert werde. Diese Erklärung
kann ich jederzeit widerrufen. elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
209

Faszi nati o n Tech n i k

Effiziente Hochleistungsinduktoren
Schnell – Präzise – Sicher: Um die hohen Qualitätsstandards in
der Fertigung von Bauteilen der Automobilindustrie zu gewährleisten,
werden beim Härten von Kurbelwellen verstärkt effiziente
Hochleistungsinduktoren eingesetzt.
(Quelle: Maschinenfabrik ALFING Kessler GmbH, Div. Hardening)

Wi r t s c h a f t u n d Unternehmen
Franken Guss Kitzingen: BMU-Förderung
eines Pilotprojekts zur großtechnischen
Abwärmenutzung von Rauchgas
Die Franken Guss Kitzingen
GmbH & Co. KG startet die
Umsetzung einer neuartigen
Anlagenkombination zur Abwärmenutzung
von Rauchgas.
Mit diesem Vorhaben
entsteht eine Organic Rankine
Cycle-Anlage (ORC), die mit
Kern des Projektes ist eine
Organic Rankine Cycle-Anlage.
ORC ist ein thermodynamischer
Prozess, der Kraft-
Wärmekopplung ermöglicht.
Im Gegensatz zum üblichen
Dampfkraft-Prozess, der in
Kraftwerken vielfach genutzt
wird, gibt es einige entscheidende
Unterschiede. Als Prozess-Medium
wird anstelle
von Wasser ein organischer
Stoff eingesetzt, z. B. Silikonöle,
oder – noch eine Besonderheit
bei Franken Guss Kitzingen
– Ethanol. Dadurch
lassen sich niedrigere Abgastemperaturen
besser nutzen,
da diese Medien niedrigere
Siedepunkte haben (zum
Vergleich Wasser 100 °C und
Ethanol 79 °C). Das Medium
wird durch die Abwärme im
Prozess verdampft und aufgeheizt.
Anschließend wird es in
eine Arbeitsmaschine geleitet
– keine Turbine, wie im Kraftwerk,
sondern mehrere Kolbenmaschinen
wie bei einer
Dampfmaschine. Die Verrichtung
der mechanischen Arbeit
treibt dann einen Strom
erzeugenden Generator an.
Schlussendlich wird das Medium
in einem Kondensator
wieder verflüssigt. Dabei
wird Energie frei, mit der
75 °C warmes Wasser erzeugt
wird, das wiederum zu Heizungszwecken
genutzt werden
kann. An dieser Stelle beginnt
der Zyklus von Neuem
und das nun 60 °C kalte Ethanol
wird wieder verdampft.
Das Vorhaben wird bis 2015 in
mehreren Schritten realisiert.
2011 und 2012 werden verschiedene
Vorarbeiten umgesetzt,
ab 2013 werden dann
die ersten ORC-Module installiert.
Geplant ist, dass die beiden
letzten ORC-Module 2015
„ans Netz“ gehen. Insgesamt
sind 6 ORC-Module mit einer
Gesamtleistung von 1.200 kW
(elektrisch) geplant.
Franken Guss Kitzingen GmbH &
Co. KG
www.frankenguss.de
Gaskolbenmaschinen statt der
üblichen Turbinen arbeitet. Erwartet
werden jährliche Einsparungen
beim Strombezug
durch Eigenstromerzeugung
in Höhe von 6.824 MWh sowie
von Erdgas zur Erzeugung
von Heizenergie in Höhe von
20.940 MWh. Das Bundesumweltministerium
(BMU)
fördert die Maßnahme mit
2.305.400 Euro. Die Franken
Guss Kitzingen fertigt hochwertige
Teile im Eisen- und
Aluminiumguss, die ihren Einsatz
vor allem im Automobilund
Maschinenbau finden.
Mit dem geplanten Vorhaben
soll erstmalig eine ORC-
Anlage mit Gaskolbenmaschinen
großtechnisch umgesetzt
werden. Durch das neuartige
Verfahren ist es möglich, die
Abwärme des Rauchgases einer
Heißwindkupolofenanlage
für Strom und Heizwärme
zu nutzen.
Die bisherige Nutzung des
Heißwind-Kupolofens, mit
dem durch die Verbrennung
von viel Koks und etwas Erdgas
Eisen für die Produktion
geschmolzen wird, führte
dazu, dass ein Teil der Energie
ungenutzt blieb. Die Planungen
sehen vor, dass sich am
Kupolofen selbst kaum etwas
ändert. Die Abgasreinigungsanlage
wird so verändert, dass
die noch im gereinigten Abgasstrom
enthaltene Energie
ausgekoppelt werden kann
und mittels ORC-Technik in
Strom und Warmwasser umgewandelt
wird. Der Strom
wird im Werk verbraucht, so
dass das Unternehmen weniger
Strom von ihrem Versorger
beziehen muss. Das
Warmwasser wird in die Heizung
eingespeist und führt
dort zu Einsparungen von Erdgas.
Die erforderliche Umstellung
der Heizung von Dampf
auf Warmwasser ist ebenfalls
Teil des Vorhabens. Auf
dem Werksgelände wird ein
Nahwärme-Verbund-Netz
aufgebaut, so dass in Zukunft
noch weitere Wärmequellen
leicht in das Heizungssystem
integriert werden können.
Neue Zwei-Kammer Schmelzöfen von Hertwich
Engineering senken Energieverbrauch
Hertwich Engineering hat
bei Otto Fuchs in Meinerzhagen
erfolgreich zwei Zwei-
Kammer-Schmelzöfen in Betrieb
genommen. Die Jahresproduktion
beträgt 50.000 t.
Die Öfen sind mit regenerativen
Beheizungssystemen ausgestattet,
wodurch der Energieverbrauch
und die Emissionen
reduziert werden. Die
neuen Schmelzöfen (Ecomelt)
von Hertwich Engineering
werden von oben chargiert.
Sie arbeiten mit integrierter
Schrottvorwärmung und im
Tauchschmelzverfahren. Damit
erreichen sie eine größtmögliche
Metallausbeute. Die
neuen Schmelzöfen von Hertwich
Engineering sorgen für
wirtschaftlichen Betrieb und
ersetzen veraltete Induktionsöfen.
Hertwich Engineering
www.sms-group.com/de
BDG – Energiewende bietet Chancen, aber
auch hohe Risiken
Die weltweite Gießereibranche
ist nach der Wirtschaftskrise
wieder auf einem deutlichen
Wachstumskurs. In allen
Ländern mit einer starken Gießereiindustrie
ist die Branche
als klassische Zulieferindustrie
stark an die Entwicklung
der Abnehmerbranchen Automotive,
Maschinenbau und
Energietechnik gekoppelt.
Die Gießereien haben in der
Krise mit Hochdruck an ihrer
Zukunft gearbeitet und sind
jetzt mit neuen Lösungen präsent
im internationalen Wettbewerb.
Auch in Deutschland
haben die Gießereien im ver-
212 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Wi r t s c h a f t u n d Unternehmen
gangenen Jahr ein dynamisches
Wachstum verzeichnet.
Nach drastischen Einbrüchen
in dem von der Finanz- und
Wirtschaftskrise geprägten
Jahr 2009 meldeten die deutschen
Gießereien 2010 im Fe-
Bereich ein Wachstum von
30 % und im NE-Bereich von
knapp +40 %. Die gute Konjunktur
im vergangenen Jahr
war vor allem getrieben durch
die starke Nachfrage aus dem
Straßenfahrzeugbau. Für das
Gesamtjahr 2011 ist die Branche
optimistisch, dass bei Produktion
und Umsatz nach erfolgreichem
Start in den ersten
Monaten weitere leichte
Zuwächse zu erwarten sind.
So verlief der Start in das erste
Quartal 2011 mit einer weiter
anziehenden Produktion zufriedenstellend.
Für die bislang positive Entwicklung
der deutschen Gießereiindustrie
war und ist der
Fahrzeugbau, dessen gegenwärtig
hoher Absatz durch
das gute Exportgeschäft getrieben
ist, das größte Zugpferd.
Der Trend zum Leichtbau
im Verkehrssektor begünstigt
den Einsatz von innovativen
und komplexen
Gusskonstruktionen aus allen
Werkstoffsegmenten. Der
Trend zu größeren Modellen
(zu denken ist an die guten
Verkaufszahlen von hochwertigen
Limousinen und Geländewagen
für den Export) und
Überlegungen, die überalterten
Nutzfahrzeuge deutlich
zu verjüngen, wird sich positiv
auf die Auslastung der Gießereien
in den nächsten Monaten
und Jahren auswirken.
Im Zuge der guten Auftragslage
und der gesicherten Kapazitätenauslastung
zum Jahreswechsel
hat sich das Konjunkturklima
aber in fast allen
Gussabnehmerbereichen stabilisiert
und verbessert. Ausgesprochen
gut sind die Erwartungen
für 2011 im Maschinen-
und Anlagenbau
sowie in der deutschen Elektrotechnik-
und Elektronikindustrie.
Hier hält das Wachstum
unvermindert an. Auch
die Bauindustrie hat die Chance,
auf Wachstumskurs einzuschwenken.
Die aktuelle
Diskussion über die diversen
Arten der Energieversorgung
unterstützt weiterhin
die Windkraftindustrie, deren
Gussnachfrage sich mit
Sicherheit in den kommenden
Jahren steigern wird. Der
weltweiten Entwicklung der
Rohstoff- und Energiekosten
haben die Gießereien und deren
Zulieferer eine enorme
Steigerung der Energie- und
Materialeffizienz entgegengestellt.
Möglich wurde dies
durch Fortschritt in der Gießereitechnologie,
welche die
Machbarkeitsgrenzen für innovative
Gussteile deutlich erweitert
haben.
Bundesverband der Deutschen
Gießerei-Industrie
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Inductoheat erweitert Kompetenzen und
Dienstleistungen in Europa
Die HWG Inductoheat GmbH
wird umbenannt in Inductoheat
Europe GmbH. Der Spezialist
für induktive Härte- und
Erwärmungsprozesse aus Reichenbach
ist zukünftig der
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elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Wi r t s c h a f t u n d Unternehmen
der das Unternehmen seit
1985 gehört. Damit werden
die Kompetenzen und Dienstleistungen
rund um die induktive
Wärmebehandlung am
Standort gebündelt, gestärkt
und weiter ausgebaut. Vor allem
Kunden mit übergreifenden
Anforderungen profitieren
von umfangreicheren Serviceleistungen.
Der Technologieführer
feiert dieses Jahr
60-jähriges Jubiläum.
„Kunden haben durch diese
Umstrukturierung nun Zugang
zu sämtlichen, umfangreichen
Serviceleistungen unserer
gesamten Gruppe“, betont
Frank Andrä, Geschäftsführer
des Traditionsunternehmens
HWG Inductoheat, das ab
Ende 2011 unter Inductoheat
Europe GmbH firmiert. Die
anspruchsvolle und innovative
Technologie der induktiven
Wärmebehandlung bietet
im Rahmen komplexer Anforderungen
ein immer breiteres
Anwendungsspektrum. Als
Technologieführer der induktiven
Wärmebehandlung entwickeln
die Experten Lösungen
für die Anforderungen
der Kunden. Dazu bietet Inductoheat
Europe neben dem
Härten auch Schrumpferwärmung,
Spannungsarmglühen,
Löten oder Schmiedeerhitzen
sowie Rohrschweißen und
Drahterwärmung. Darüber hinaus
sollen die Kunden des
1951 gegründeten Unternehmens
durch die Konzentration
der Beratungs- und Servicetätigkeit
im Kompetenzzentrum
Inductoheat Europe zahlreiche
weitere Vorteile nutzen
können. So gibt es jetzt einen
zentralen Ansprechpartner an
einem Ort für das komplette
Anwendungsspektrum der
induktiven Wärmebehandlung,
zu allen Produkten, Prozessen
und Serviceleistungen
des Weltmarktführers. Durch
die zentrale Sammlung von
Erfahrungen und dem damit
einhergehenden umfassenden
Überblick über alle Technologien
der induktiven Wärmebehandlung
ergeben sich
Synergien, von denen Kunden
profitieren. Ein zentrales
Labor und Applikationszentrum
sowie ein mitten in Europa
gelegenes Schulungszentrum
können weitere Vorteile
bieten.
Frank Andrä sieht in der erweiterten
Neuausrichtung
mit der stärkeren organisatorischen
Führungsrolle der Inductoheat
Europe GmbH sowohl
eine Anerkennung für
das bisher Geleistete als auch
einen höheren Anspruch für
die Zukunft.
Inductoheat Europe GmbH
www.inductoheat.eu
Plasmakonferenz bei HÜTTINGER
Austausch und Diskussion
rund um die Themen Flexibilität
und Qualitätssicherung in
der Produktentwicklung, Fertigung
und im Service standen
am 25. Mai im Mittelpunkt
bei HÜTTINGER Elektronik.
An diesem Tag lud das Unternehmen
seine Kunden zur
zweiten „Power Electronics
for Plasma Engineering Conference“
(PE2) in sein Stammhaus
in Freiburg ein.
„Unsere erste Plasmakonferenz
im letzten Jahr fand ein
sehr positives Feedback. Daher
ist es für uns selbstverständlich,
dass wir die Veranstaltung
– mit anderen Themenschwerpunkten
– in diesem
Jahr wiederholen“, erläutert
Vertriebsleiter Michael Ehinger
die PE2. Nach dem Auftakt in
2010 am polnischen Standort
nahe Warschau fand die Konferenz
diesmal am Stammsitz
in Freiburg statt. Kunden aus
ganz Europa reisten nach Südbaden,
um sich durch Vorträge
von externen Referenten
und Plasmaexperten von HÜT-
TINGER über innovative Entwicklungs-
und Fertigungsmethodiken
sowie Serviceorganisation
zu informieren. Die
Vorträge deckten ein vielfältiges
Spektrum ab: So präsentierte
ein Referent des Fraunhofer-Instituts
für Schichtund
Oberflächentechnik (IST)
die Simulation von Plasmabeschichtungsprozessen.
Weitere
Vorträge beschäftigten sich
mit den Herausforderungen in
der Produktentwicklung von
Vakuumprozessanlagen in der
Großflächenbeschichtung, der
Modularisierung von Produkten
oder auch der Zukunft des
MF-Arc-Managments.
Zwischen den Vorträgen
hatten die Teilnehmer immer
wieder die Möglichkeit,
Best Practices aus dem Hause
HÜTTINGER zu erleben.
So öffnete das Großgerätelabor
seine Türen zum Thema
Inhouse Qualifikation.
Vor Ort erfuhren die Teilnehmer,
wie Neuentwicklungen
im Rahmen von EMV- und Lebenszyklus-Tests
geprüft und
Worst-Case-Bedingungen simuliert
werden. Auch die Fertigung
gewährte detaillierte
Einblicke: Führungskräfte des
Fachbereiches erläuterten den
Konferenzteilnehmern, wie
sie unter anderem durch Fertigungsprozesse
mit integrierten
Quality Gates und Wertstrom-Produktionslinien
eine
hochgradig flexible und hochqualitative
Fertigung sicherstellen.
„Der Wettbewerbsdruck
zwingt Unternehmen
dazu, sich immer schneller
und flexibler an neue Bedingungen
anzupassen und angewandte
Methodiken ständig
zu überdenken und zu
verbessern“, erläutert Ehinger.
Hüttinger Elektronik GmbH & Co.
KG
www.huettinger.com
IKB: Gießereien wieder auf Wachstumskurs
Die Erholung der Weltwirtschaft
nach dem Krisenjahr
2009 erfolgte deutlich schneller
und kräftiger als erwartet.
Hierbei kamen wesentliche
Impulse aus den Schwellenländern,
die ein Großteil des
weltweiten Wachstums tragen,
allen voran China und Indien.
Auch auf mittlere Sicht
wird das Wachstum außerhalb
der „alten Wachstumsregionen“
deutlich höher sein
als in den entwickelten Industriezentren
Westeuropas und
der NAFTA.
Wesentliche Impulse sind zum
einen der wirtschaftliche Aufholprozess
in diesen Ländern
und zum anderen das Erstarken
einer kaufkräftigen Mittelschicht.
Die neuen Mittelschichten
in den Schwellenländern,
zu denen neben China
und Indien zunehmend
diejenige in Brasilien als auch
eine etwas größer werdende
Oberschicht in Russland zu
zählen sind, orientieren sich
in ihrem Konsumverhalten an
demjenigen der westlichen
Welt. Hinzu kommt in vielen
214 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Wi r t s c h a f t u n d Unternehmen
Fällen ein erheblicher Nachholbedarf
in der Infrastruktur.
Von dem Anziehen der Weltkonjunktur
bei gleichzeitiger
Verlagerung der Wachstumsschwerpunkte
erhält auch
die weltweite Gießereiindustrie
Impulse. Die aus dem Erstarken
neuer Wirtschaftsregionen
resultierenden Strukturveränderungen
gehen an
der Branche nicht spurlos vorbei,
denn auch hier verschieben
sich zukünftig die Absatzund
Produktionsschwerpunkte.
Insbesondere profitiert die
Nachfrage nach Gusserzeugnissen
von dem zukünftigen
Erstarken der globalen Automobilindustrie,
der vermehrten
Nachfrage aus dem Maschinenbau,
großen internationalen
Infrastrukturprojekten
inklusive des Kraftwerksbaus
und vom Anziehen der Baukonjunktur.
Zu Beginn des laufenden Jahrtausends
wurden weltweit
54,5 Mio. t Eisen-, Stahl- und
Temperguss (EST-Guss) erzeugt.
Im Jahre 2008 wurde
mit knapp 81 Mio. t der bisherige
globale Ausstoßrekord
von EST-Gussprodukten erzielt,
dies vor allem dank der
erneuten Erhöhung der Produktion
in Osteuropa und den
asiatischen Märkten. In Westeuropa
und der NAFTA war
schon ein Jahr vorher der bisherige
Spitzenwert verzeichnet
worden. Grund war die im
vierten Quartal 2008 in Westeuropa
und NAFTA beginnende
einbrechende Nachfrage
aus der Automobil- und Lkw-
Produktion. 2009 zeigte sich
dann bei einzelnen Gießereien,
dass der Nachfrageeinbruch
umso höher war, je größer
der Anteil ihrer Ablieferung
an die Lkw-Herstellung
betrug. Diejenigen Gießereien,
die schwerpunktmäßig an
den Maschinenbau lieferten,
traf der Produktionsrückgang
in vollem Umfang erst im Jahresverlauf
2009.
Bis zum Jahre 2015 wird ein
Zuwachs um insgesamt drei
Viertel auf knapp 95 Mio. t
erwartet. Hierbei gibt es jedoch
regional gesehen erhebliche
Unterschiede in der Entwicklung.
So fällt in Westeuropa
der Zuwachs mit insgesamt
12 % auf rd. 12 Mio. t unterdurchschnittlich
aus, in Mittelosteuropa
zeigt er sich mit
einem Plus von über einem
Viertel auf 11,5 Mio. t wesentlich
exponierter. In der NAFTA-
Region ergibt sich im gesamten
Betrachtungszeitraum ein
Rückgang um mehr als 18 %.
Ursachen hierfür sind vor allem
eine Fortsetzung der Deindustrialisierung
und damit
verbunden ein geringerer
Gussbedarf der USA, der nicht
vollständig von neuen Gusskapazitäten
in Mexiko ausgeglichen
wird. Mit einer deutlich
geringeren Inlandsproduktion
im Pkw-Bereich, einer sinkenden
Bedeutung des amerikanischen
Maschinenbaus und anderen
wichtigen Wirtschaftssektoren
ist der entsprechende
Bedarf an Guss rückläufig.
Da vorerst auch keine großen
Impulse von der Bauwirtschaft
kommen, bleibt die NAFTA
abgehängt.
Auch innerhalb der Regionen
gibt es erhebliche Unterschiede.
So gewinnt Deutschland
Marktanteile zulasten seiner
westeuropäischen Konkurrenten.
Hier wird ein Anstieg der
Produktion auf 5,3 Mio. t erwartet,
während es im Jahre
2000 lediglich rd. 3,7 Mio. t
waren. Gemessen an dem bisherigen
Spitzenniveau 2007
von knapp 4,8 Mio. t, ist dies
nochmals ein Zuwachs von
rund 10 %. Verlierer sind vor
allem Frankreich, das nicht
wieder an sein Spitzenniveau
heranreichen dürfte, und relativ
gesehen auch Italien,
das im Vergleich zu Deutschland
geringere Zuwächse erfährt.
Auch Spanien bleibt unter
seinem bisherigen Höchstausstoß,
was vor allem mit der
Krise der spanischen Bauindustrie
und der unterdurchschnittlichen
Entwicklung der
spanischen Automobilindustrie
zu tun hat.
IKB Deutsche Industriebank AG
www.ikb.de
Prozessüberwachung mit
berührungslos messenden IR-Thermometern
Besuchen Sie uns
auf dem HK 2011:
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Neue Inductotherm Schmelzofenanlage für
Friedrichshütte GmbH
Im Herbst 2010 hat die Firma
Friedrichshütte GmbH den
Auftrag auf eine neue MF-
Schmelzofenanlage an Inductotherm
Deutschland GmbH
vergeben. Der gesamte Zeitraum
für die Planung, Genehmigung
und Optimierung der
Schmelzkosten gegenüber der
alten NF-Ofenanlage hat einen
Zeitraum von zwei Jahren
in Anspruch genommen. Bei
der neuen Schmelzofenlage
handelt es sich um eine sehr
komplexe, kompakte Anlage
inklusive neuer Gattierung.
Bedingt durch die örtlichen
Gegebenheiten (Hanglage)
ist dies mit einem sehr großen
Bauaufwand verbunden.
Der neue Schmelzbetrieb besteht
aus zwei MF-Öfen vom
Typ Stahlmantel mit einem jeweiligen
Fassungsvermögen
von 3.000 kg, ausgeführt mit
den typischen Sicherheitskomponenten
wie Ofengrubenschutz
und Tiegelausdrückvorrichtung.
Zusätzlich
wurde ein dritter Stahlmantelofen
mit einem Fassungsvermögen
von 500 kg installiert.
Alle drei Öfen können wechselweise
mit einem VIP Power
Trak mit einer elektrischen
Leistung von 1.500 kW zum
Schmelzen eingesetzt werden.
Zur Abführung der Verlustwärme
wird ein geschlossener
Kühlkreislauf (Luft/Wasserkühler)
eingesetzt, mit Anschlussmöglichkeit
für eine
Wärmerückgewinnungsanlage.
Der gesamte Schmelzprozess
wird über den Schmelzprozessor
MeltMinder 200 gesteuert.
Die komplette Installation
der Schmelzofenanlage mit
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
215

Wi r t s c h a f t u n d Unternehmen
6.–7.
Okt.
10.–12.
Okt.
11.–15.
Okt.
12.–14.
Okt.
Terminkalender
Messen/Kongresse/Tagungen
Workshop Elektroprozesstechnik
in Ilmenau
Tel.: 03677 / 69 1510
E-Mail: ulrich.luedtke@tu-ilmenau.de
www.tu-ilmenau.de/eew
EuroPM2011
in Barcelona
Tel.: +44 (0) 1743 / 248 899
www.epma.com
ENEREXPO MAROC 2011
in Casablanca, Marokko
E-Mail: nicole.klammer@imag.de
www.enerexpo.com
Härterei-Kolloquium 2011
in Wiesbaden
E-Mail: awt.ev@t-online.de
www.awt-online.org
17. Okt. Praktisches Training für Kugelstrahlen
in Altena
Tel.: +41 (0) 44 / 831 2644
E-Mail: info@mfn.li
www.mfn.li
18.–20.
Okt.
19.–20.
Okt.
10.–12.
Nov.
14.–17.
Nov.
18.–20.
Nov.
22.–23.
Nov.
6.–9.
Dez.
Kugelstrahl Workshop (L1-L3)
in Altena
Tel.: +41 (0) 44 / 831 2644
E-Mail: info@mfn.li
www.mfn.li
54. Internationales Feuerfestkolloquium
in Aachen
Tel.: 02624 / 9473 171
www.feuerfest-kolloquium.de
Aluminium India 2011
in Mumbai, Indien
Tel.: +91 (0) 22 / 66450 123
E-Mail: bec@nesco.in
www.aluminium-india.com
FABTECH 2011
in Chicago, U.S.A.
E-Mail: information@fabtechexpo.com
www.fabtechexpo.com
LaserTech India
in Mumbai, Indien
Tel.: +91 (22) 3201 / 9137
E-Mail: info@focussedevents.com
www.focussedevents.com
VDI-Fachtagung
Optimierung in der Energiewirtschaft
in Nürtingen
Tel.: 0211 / 6214 201
E-Mail: wissensforum@vdi.de
www.vdi.de/energiewirtschaft
LASER India
in Bangalore, Indien
Tel.: +91 (98) 9090 / 1839
www.lasertechnik.co.in
Inbetriebnahme sowie eine
Schulung des Kundenpersonals
sind im Lieferumfang von
Inductotherm enthalten. Der
Aufbau und die Inbetriebnahme
sind derzeit noch von den
Witterungsverhältnissen und
dem damit verbundenen Baufortschritt
abhängig. Die Inbetriebnahme
ist geplant für das
zweite Quartal 2011.
Bei den Absaughauben hat
man sich für das System
der Firma IBO Anlagenbau
GmbH entschieden. Die Absaughaube
Tornado ist doppelt
schwenkbar und zeichnet
sich durch eine sehr gute Erfassung
der Rauchgase in allen
Betriebsphasen aus. Durch
die bedarfsgerechte Positionierung
der Haube über dem
Ofen und ihre strömungstechnisch
günstige Form, lässt
sich Energie einsparen und die
Luftreinheit im Arbeitsbereich
deutlich verbessern. Die Haube
ermöglicht für die Arbeiten
im laufenden Betrieb einen
guten Zugang zum Ofen
sowie für Wartungs- und Reparaturarbeiten.
Die Bedienung
erfolgt über Hydraulikventile
vom Bedienstand aus.
Die Absaughauben wurden
individuell auf die Öfen und
den Schmelzbetrieb ausgelegt
und konstruiert. So wurde bei
diesem Projekt u. a. der Teleskopkanal
der rechten Haube
modifiziert, damit ausreichend
Platz für einen zweiten
Aufgang auf die Ofenbühne
geschaffen werden konnte.
Die IBO-Anlagenbau GmbH
hat auch die Rohrleitung von
den Absaughauben und dem
Traforaum zum Filter geplant
und geliefert.
Inductotherm Deutschland GmbH
www.inductotherm.de
SMS Siemag übernimmt Metix (Pty) Ltd.
Die SMS Siemag AG hat die
Mehrheit am südafrikanischen
Unternehmen Metix,
(Pty) Ltd. übernommen. Metix
wird auch nach dem Erwerb
als rechtlich eigenständige
Gesellschaft mit Sitz in
Johannesburg, Südafrika, weitergeführt.
Metix hat im Geschäftsjahr
2010 mit ca. 60
Mitarbeitern einen Jahresumsatz
von rund 40 Mio. EUR erwirtschaftet.
Das Unternehmen
ist seit rund zehn Jahren
im Bereich Anlagenbau und
Equipment-Lieferant für die
Ferrolegierungsindustrie tätig
und nimmt eine der führenden
Marktstellungen im südlichen
Afrika ein.
Das Produkt- und Dienstleistungsprogramm
umfasst die
komplette Planung und Lieferung
von Ausrüstungen und
Anlagen, insbesondere zur
Produktion von Ferrochrom
und Ferromangan. Der Erwerb
17.–19.
Jan.
EUROGUSS 2012
in Nürnberg
Tel.: 0911 / 8606 8000
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216 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Wi r t s c h a f t u n d Unternehmen
der Metix steht im Zusammenhang
mit dem konsequenten
Ausbau des Leistungsangebots
der SMS Siemag auf dem
Gebiet der Elektroreduktionsofentechnologie
für die Erzeugung
von Ferrolegierungen,
Si-Metall, NE-Metalle, Kalziumkarbid
etc. für Neubau
und Modernisierungsprojekte.
Hier ist das Unternehmen als
integrierter Prozessanbieter
mit ganzheitlichen Gesamtlösungen
sowohl für die Ferrolegierungs-
und NE-Metallindustrie
mit einem Marktanteil
von über 40 % führend positioniert.
Mit der Integration der Metix
in diesen Sektor wird SMS
Siemag besonders die Marktposition
im südlichen Afrika
ausbauen können. Metix ist
Marktführer bei der Modernisierung
von Elektroreduktionsöfen
in Südafrika.
SMS Siemag AG
www.sms-group.de
Verkauf der Metal Forming Gruppe an die
spanische Gestamp Automoción
Die ThyssenKrupp AG hat am
13. Mai 2011 ein ganzheitliches
Konzept zur strategischen
Weiterentwicklung beschlossen,
um den Konzern
wettbewerbsfähig und nachhaltig
in die Zukunft zu führen.
Das Konzept zur strategischen
Weiterentwicklung
umfasst die Optimierung des
Portfolios, Change Management
und Performance-Steigerung.
Ziele sind: die Verschuldung
zu reduzieren,
Wachstum zu ermöglichen,
Erträge zu erwirtschaften und
Werte zu schaffen. Im Rahmen
der Optimierung des
Portfolios wird sich der Konzern
von den Geschäften trennen,
die für alternative strategische
Optionen tragfähiger
sind. In diesem Zusammenhang
ist ein weiterer Meilenstein
erreicht.
Der Verkauf der Metal Forming
Gruppe an die spanische
Gestamp Automoción S.L.
wurde abgeschlossen. Nachdem
die europäischen Kartellbehörden
grünes Licht gegeben
hatten, konnten Eigentumsübertragung
und Zahlung
(„Closing“) am 20. Juli
2011 erfolgen. Über die finanziellen
Konditionen wurde
zwischen den Vertragspartnern
Stillschweigen vereinbart.
Dr. Heinrich Hiesinger,
Vorsitzender des Vorstands
der ThyssenKrupp AG, erklärt
die Bedeutung für den Konzern:
„Der Verkauf von Metal
Forming ist nach der erfolgreichen
Platzierung eigener Aktien
ein weiterer Beitrag zur
Verbesserung der finanziellen
Flexibilität des Konzerns.
ThyssenKrupp wird die angekündigten
Maßnahmen konsequent
umsetzen.“
Die Metal Forming Gruppe
zählte nicht mehr zum Kerngeschäft
der Business Area
ThyssenKrupp Steel Europe.
Deshalb hatte der Konzern
begonnen, mit Interessenten
über den Verkauf des Unternehmens
zu verhandeln. Als
hervorragender Partner nach
dem Best-Owner-Prinzip hatte
sich die Gestamp Automoción
erwiesen. Gestamp
ist ein bedeutender Wettbewerber
unter den Automobilzulieferern
mit weltweit
mehr als 70 Standorten. Mit
rund 18.000 Mitarbeitern
wurde 2010 in 20 Ländern
in der Entwicklung und Fertigung
von Metallkomponenten
und Strukturbauteilen für
Karosserien ein Umsatz von
rund 3,1 Mrd. Euro erwirtschaftet.
ThyssenKrupp AG
www.thyssenkrupp.com
Titelbild
Roland Berger Studie: Energieeffizientere
Produktion bietet 77 Mrd. Euro Einsparpotenzial
Die stromintensiven Branchen
werden in Zukunft durch steigende
Strompreise erheblich
belastet werden. Umso wichtiger
ist es für die betroffenen
Unternehmen, mit der benötigten
Energie möglichst effizient
umzugehen. Eine Effizienzsteigerung
fällt aber nicht
vom Himmel, sondern erfordert
zuerst einmal hohe Investitionen.
Lohnen sich diese
denn? Ja, sagt eine brandneue
Studie des Beratungsunternehmens
Roland Berger. Und
nicht nur das: Diese Investitionen
schaffen darüber hinaus
zusätzliche Jobs, Umsatzzuwächse
und Innovationen.
SMS Elotherm
Die Liebherr Werke Biberach GmbH in Biberach an der Riss setzt mit
der 2010 in Betrieb genommenen Induktionsanlage zum Härten von
Großwälzlagern und Zahnkränzen neue Maßstäbe, auch für Lagerringe
aus der Windkraft.
Das Besondere: Die neue EloRing Anlage lässt die Härtung von bis
zu 6 m großen und 20 t schweren Werkstücken auf einem horizontalen
sowie bis zu 70° angestellten Bearbeitungstisch zu. Dadurch stellt
Liebherr sicher, dass immer gleichbleibende Abschreckbedingungen
gegeben sind. Der Garant für ein optimales Härtegefüge – immer
und immer wieder.
Anlagen zur Induktionserwärmung
und -wärmebehandlung
Erwärmen von Metallen, Härten, Vergüten, Schweißen, Glühen
oder kinematische Rührsysteme – Elotherm ist mit innovativer,
sauberer und energieeffizienter Induktionstechnologie der Marktführer.
In wirtschaftlicher Modulbauweise werden individuelle
Induktionsanlagen entwickelt.
Vertrauen Sie der langjährigen Kompetenz.
Die Studie Effizienzsteigerung
in stromintensiven Industrien
analysiert anhand von
vier ausgewählten Industrien
– Grundstoffchemie, Papierund
Pappeindustrie, metallerzeugende
Industrie, Verarbeitung
von Steinen und Erden
– jedoch nicht nur das Verhältnis
von Investitionen und
Einsparungen, die Studienautoren
zeigen auch Handlungsstrategien
bis zum Jahr 2050
auf.
Ihre Analyse ergab, dass der
Strombedarf bei stromintensiven
Industrien in den nächsten
Jahren stark steigen wird.
Schuld daran ist – neben dem
Ausbau von strombasierten
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
217

Wi r t s c h a f t u n d Unternehmen
Fortbildung
4. Okt. Wärmebehandlung und Eigenschaften
von Leichtmetalllegierungen
AWT-Seminar in Bremen
5.–6. Okt. Controlling kompakt I
AGE-Seminar in Baden-Baden
6.–7. Okt. Elektroprozesstechnik
TU-Workshop in Ilmenau
10.–12.
Okt.
18.–19.
Okt.
18.–19.
Okt.
19.–20.
Okt.
Betrieb von elektrischen Anlagen
AGE-Seminar in Darmstadt
Nitrieren und Nitrocarburieren in der industriellen
Anwendung
TAE-Seminar in Ostfildern
Energiemanagement und Energiekostencontrolling
für Betriebe und Liegenschaften
VDI-Seminar in Leipzig
Freiformschmieden
Stahl-Akademie-Seminar in Aachen/Siegen
20. Okt. Social Media und Web 2.0
BDEW-Seminar in Köln
25.–26.
Okt.
27.–28.
Okt.
Explosionsschutz durch Eigensicherheit
TAE-Seminar in Ostfildern
EEG 2012 – Umsetzung in der Praxis
BDEW-Seminar in Wiesbaden
8. Nov. Internationale Werkstoffnormung
DIN-Seminar in Stuttgart
10. Nov. Energieeinsparverordnung und Energieberatung
in der Praxis
DIN-Seminar in Berlin
27.–30.
Nov.
29.–30.
Nov.
Refractory Technology, Part 1
Stahl-Akademie-Seminar in Köln
Elektrisches Messen mechanischer Größen
TAE-Seminar in Ostfildern
1.–2. Dez. Einsatzhärten
TAE-Seminar in Ostfildern
AGE – Die Akademie der Energie- und Wasserwirtschaft
Tel.: 0228-2598-100, Fax: 0228-2598-120
anmeldung@ew-online.de, www.ew-online.de
AWT – Arbeitsgemeinschaft Wärmebehandlung und Werkstofftechnik
e.V.
Tel.: 0421-522-9339, Fax: 0421-522-9041
awt.ev@t-online.de, www.awt-online.org
BDEW à EW Medien und Kongresse GmbH
Tel.: 069-710 46 87-0, Fax: 069-710 46 87--359
info@ew-online.de, www.ew-online.de
DIN-Akademie
Tel.: 030-2601-2872, Fax: 030-2601-42216
thomas.winter@beuth.de, www.beuth.de
Stahl-Akademie im Stahl-Zentrum
Tel.: 0211-6707-644, Fax: 0211-6707-655
info@stahl-akademie.de, www.stahl-akademie.de
TAE – Technische Akademie Esslingen
Tel.: 0711-34008-23, Fax 0711-34008-27,-43
anmeldung@tae.de, www.tae.de
TU – Technische Universität Ilmenau
Tel.: 03677/69-1510, Fax: 03677 / 69-1552
ulrich.luedtke@tu-ilmenau.de, www.tu-ilmenau.de/elektrowaerme
VDI Wissensforum GmbH
Tel.: 0211-6214-201, Fax: 0211-6214-154
wissensforum@vdi.de, www.vdi-wissensforum.de
Produktionsverfahren – auch
der zunehmende Automatisierungsgrad.
Parallel dazu werden
voraussichtlich die Strompreise
kräftig anziehen. Das
liegt nicht nur am frühzeitigen
Atomausstieg mit einer entsprechenden
Angebotsverknappung,
sondern auch an
höheren Kosten für CO 2 -Zertifikate
und Brennstoffe sowie
am Ausbau von Stromnetzen
für Erneuerbare Energien.
„Der Strompreis wird in den
nächsten 20 Jahren um rund
70 % steigen“, schätzt Ralph
Büchele von der Strategieberatung
Roland Berger. Gerade
in den stromintensiven Branchen
sehen die Experten von
Roland Berger daher ein großes
Potenzial für Effizienzsteigerungen.
„Die Entwicklung
neuer Effizienztechnologien
durch die verschiedenen Anbieter
und deren Einsatz auf
Anwenderseite ermöglichen
eine nachhaltige Senkung des
Stromverbrauchs und somit
eine signifikante Reduzierung
der Stromkosten“, erklärt
Torsten Henzelmann, Partner
bei Roland Berger.
In der Metallverarbeitungsindustrie
seien bis 2050 bei den
Stromkosten immerhin Einsparungen
von bis zu 40 %
denkbar. Voraussetzung hierfür
seien allerdings gezielte
Investitionen in Effizienzmaßnahmen.
Diese machten
sich jedoch bezahlt: Die vier
in der Studie untersuchten
Branchen müssten bis 2050
rund 23 Mrd. Euro in Effizienztechnologien
investieren.
Dadurch ließen sich im Gegenzug
über 100 Mrd. Euro
an Energiekosten einsparen.
Die Investitionskosten umfassen
im Wesentlichen Mehrkosten
für den Einsatz von effizienteren
Maschinen sowie
für optimierte Produktionsverfahren.
In der metallverarbeitenden
Industrie bieten effiziente
Gießmaschinen und Erwärmungsanlagen
ein hohes
Sparpotenzial.
Darüber hinaus bieten derartige
Investitionen der Wirtschaft
weitere positive Effekte:
So entstünden bei den Anbietern
der effizienzsteigernden
Technologien mehr Jobs,
höhere Umsätze und Innovationsanreize.
Auch die Abnehmer
der Technologien könnten
nicht nur von reduzierten
Energiekosten profitieren. Sie
könnten sich durch die effizientere
Produktion von weniger
effizient produzierenden
Marktteilnehmern vor allem
aus den Schwellenländern positiv
abheben und im globalen
Wettbewerb punkten.
Roland Berger Strategy Consultants
GmbH
www.rolandberger.com
Siemens modernisiert Hauptantriebe der Warmbreitbandstraße
bei voestalpine Stahl in Linz
Siemens hat von der österreichischen
voestalpine Stahl
GmbH den Auftrag erhalten,
die Hauptantriebe der Warmbreitbandstraße
am Standort
Linz zu modernisieren. Dazu
wird die Antriebsregelung auf
den neuesten Stand der Technik
gebracht und in die bestehende
Automatisierungsumgebung
eingebunden. Die
Modernisierung wird sukzessive
während kurzer Wartungsstillstände
durchgeführt
und soll im Frühjahr 2013 abgeschlossen
sein.
Die Warmbreitbandstraße der
voestalpine Stahl in Linz ist
nach dem Umbau für die Erzeugung
von 4,8 Mio. t warmgewalzten
Bands mit Dicken
von 1,5 bis 20 mm und Breiten
zwischen 700 und 1.750 mm
ausgelegt. Die Anlage verfügt
über ein Vorgerüst mit Staucher
und eine Fertigstraße
mit sieben Quarto-Gerüsten.
Alle acht Gerüste sind mit Sie-
218 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Wi r t s c h a f t u n d Unternehmen
mens-Antrieben mit Doppelmotoren
ausgestattet.
Die insgesamt 16 Synchronantriebe
mit Direktumrichter
und Simadyn-D-Regelung erhalten
neue Sinamics-Regelungskomponenten.
Die Leistungsteile
der Umrichter können
beibehalten werden.
Damit lassen sich die Walzantriebe
auf den neuesten Stand
der Technik bringen, ohne
dass ein Komplettaustausch
der Umrichter erforderlich
wäre. Siemens ist auch für die
Projektierung, das Detail-Engineering,
die Montage und
die Inbetriebnahme verantwortlich.
Dem Auftragserhalt vorausgegangen
war eine erfolgreiche
Pilotierung des Modernisierungskonzepts
an einem Antrieb
der Fertigstraße im Dezember
2010.
Siemens AG
www.siemens.com/metals
Mikrowellenerwärmung
Keramik, Chemie, Lebensmittel, Gießerei
Dipl.- Ing. / Physiker UNI / FH
Nachrichten / Hochfrequenztechnik
Berechnung, Auslegung, Fertigung.
Drehrohr-Trommelöfen
Minerale, Rohstoffe, Chemie, Keramik
Dipl.- Ing. UNI / FH
Maschinenbau / Verfahrenstechnik
Berechnung, Auslegung, Konstruktion, Fertigung.
Ausgezeichneter Erfindergeist bei Oerlikon
Leybold Vacuum
Nur kreative Unternehmen mit
Weitblick und Sinn für Neues
haben es in die Riege der 100
innovativsten Mittelständler
geschafft. Oerlikon Leybold
Vacuum gehört 2011 dazu
und bekommt aus der Hand
von Lothar Späth im Ostseebad
Warnemünde das Gütesiegel
„Top 100“ verliehen.
Die Oerlikon Leybold Vacuum
GmbH hat sich auf die Vakuumerzeugung
in der Industrie
spezialisiert. Viele Fertigungsprozesse
laufen heute unter
Vakuumbedingungen ab: bei
Glühbirnen, Kühlschränken,
bei Automobil und Computerteilen.
Schon 1850 hatte der
Unternehmensgründer Ernst
Leybold eine Vision vom Potenzial
des luftleeren Raums.
Dass auch nach 160 Jahren
Firmengeschichte Ideen keine
leeren Luftblasen sind, stellt
das Kölner Unternehmen tagtäglich
unter Beweis: „Wir erfinden
uns ständig neu – trotz
oder gerade wegen unserer
langen Firmengeschichte“,
sagt Geschäftsführer Dr. Andreas
Widl.
Um ständig am Puls der Zeit
zu sein, hört das Unternehmen
genau darauf, was seine
Kunden brauchen. Deren
Bedürfnisse werden über
das Produktmarketing und
die Entwicklung in eine „Innovationspipeline“
eingespeist.
Viele Ideen gehen dort
ein und werden von der Geschäftsleitung
geprüft und
gefiltert.
Gießereianlagen
Zentrifugalgussanlagen, Kaltwandtiegel /
Vakuum/Schutzgas-Schmelzöfen,
induktionsbeheizt (Ti, TiAl, Superlegierungen)
Dipl.- Ing. UNI
Gießereiwesen / -Anlagenbau
Berechnung, Auslegung, Konstruktion, Fertigung.
Über mehrere Monate prüfte
die Wirtschaftsuniversität
Wien das Innovationsverhalten
von 272 mittelständischen
Unternehmen in
Deutschland. Die 100 Besten
tragen das Gütesiegel für
ein Jahr. „Kreative, innovative
Ideen und eine frische Denke
sind für uns mehr denn
je gelebte Unternehmenskultur,
die mittelfristig Umsatz
und Ergebnis steigern wird.
Die Auszeichnung ,Top 100’
macht uns in diesem Zusammenhang
besonders stolz“,
bestätigt Widl.
Die 100 Mittelständler, die das
Gütesiegel 2011 tragen, haben
im vergangenen Jahr einen
www.linn.de
sl@linn.de
Gesamtumsatz von 11,2 Mrd.
Euro erwirtschaftet. 769 nationale
und 1.865 internationale
Patente wurden allein 2010
neu angemeldet. 48 der 100
Unternehmen sind national
die Nummer 1 ihrer Branche,
19 sind sogar Weltmarktführer.
88 der 100 ausgezeichneten
Firmen sind in den vergangenen
drei Jahren schneller
gewachsen als der Branchendurchschnitt
– und das im Mittel
um rund 16 %.
Oerlikon Leybold Vacuum
www.oerlikon.com/leyboldvacuum
SMS GmbH an elexis AG beteiligt
Die SMS GmbH hat das freiwillige
öffentliche Übernahmeangebot
an die Aktionäre
der elexis AG erfolgreich beendet.
Insgesamt wurden SMS
im Rahmen des Übernahmeangebots
59,13 % (5.440.015
Aktien) des Grundkapitals und
der Stimmrechte der elexis AG
angedient. Zusammen mit der
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
219

Wi r t s c h a f t u n d Unternehmen
bereits bei Veröffentlichung
der Angebotsunterlage gehaltenen
Beteiligung von 2,99 %
(275.000 Aktien) und weiteren
26,83 % (2.468.429 Aktien),
die SMS außerhalb des
Angebots erworben hatte,
hält SMS nach Abschluss des
Angebots insgesamt 88,95 %
(8.183.444 Aktien) an der elexis
AG.
Dr. Heinrich Weiss, Vorsitzender
der Geschäftsführung der
SMS GmbH: „Mit dem Ergebnis
unseres Übernahmeangebots
sind wir zufrieden und
freuen uns, die Mitarbeiter
von elexis in der SMS group
zu begrüßen. Wir verstehen
unser Engagement im Sinne
einer Industriebeteiligung an
einem langjährigen Partnerunternehmen.
Das bewährte
Führungsteam der elexis AG
wird auch weiterhin selbstständig
und eigenverantwortlich
arbeiten.“
SMS GmbH
www.sms-group.com
Salzgitter hält wieder mehr als 25 % an Aurubis
Der Stahlkonzern Salzgitter
hat seine Beteiligung an der
Kupferhütte Aurubis wieder
über die 25 %-Schwelle gebracht.
Das Unternehmen hat
einen Anteil von 25,002 % an
dem Hamburger Konzern angezeigt.
Der Konkurrent von
ThyssenKrupp hatte seinen
Anteil an Aurubis zum Jahresbeginn
im Zuge von deren Kapitalerhöhung
verwässern lassen.
Die Beteiligung sank damals
von über 25 auf 22,73 %.
Mit der Kapitalerhöhung um
10 % hatte Aurubis knapp
170 Mio. Euro bei institutionellen
Anlegern eingesammelt.
(Aurubis nimmt mit Kapitalerhöhung
knapp 170
Mio. Euro ein). Der Erlös soll
für organisches und externes
Wachstum eingesetzt werden.
Aurubis hat sich bislang
von der Staatsschuldenkrise
und den Panikverkäufen an
der Börse unbeeindruckt gezeigt.
Vor allem der Rohstoffhunger
in China treibt die Geschäfte
an.
Salzgitter AG
www.salzgitter-ag.de
Stahl-Informations-Zentrum: Leistungsfähige
Stahlindustrie sichert Automobilproduktion
Mit neuen, immer festeren
Stählen erlebt dieser Werkstoff
eine Renaissance im
Automobilbau. Denn wenn
Leichtbau bezahlbar bleiben
soll, geht es nicht ohne Stahl.
So könnte das Fazit lauten,
das Fachleute auf der Automobiltagung
Steels in Cars
and Trucks 2011 Anfang Juni
in Salzburg gezogen haben.
Mobilität mit immer weniger,
am besten sogar ganz ohne
CO 2 -Emissionen, ist ein wichtiges
Ziel, denn es trägt zur Lösung
unserer Klimaprobleme
bei. Je geringer das Gewicht
eines Fahrzeugs, desto weniger
Kraft muss für seine Fortbewegung
aufgewendet werden
und desto geringer ist der
Kraftstoffverbrauch. Deshalb
haben sich viele den automobilen
Leichtbau auf die Fahnen
geschrieben, von der Bundesregierung
bis hin zu Automobilherstellern
und ihren Zulieferern.
Moderne Autos bestehen
im Durchschnitt zu 60 %
aus Stahl. Stahl wird in künftigen
Automobilen, auch in
elektrisch betriebenen, seine
bedeutende Rolle beibehalten,
stellt Hans Jürgen Kerkhoff,
Präsident der Wirtschaftsvereinigung
Stahl, bei der Eröffnung
der Automobiltagung
SCT 2011 klar.
In diesem Zusammenhang
wird häufig auf so genannte
Leichtbauwerkstoffe verwiesen.
Die alleinige Betrachtung
des spezifischen Gewichts
greift zu kurz, da sich der Gewichtsvorteil
dieser Leichtbauwerkstoffe
nicht vollständig
auf das jeweilige Bauteil
übertragen lässt. So erfordert
die geringe Festigkeit einiger
dieser Werkstoffe neben einer
geänderten konstruktiven
Ausführung auch eine Erhöhung
der Wanddicken, die den
angestrebten Gewichtsvorteil
verringert, bei einzelnen Bauteilen
sogar aufhebt. Entscheidend
ist der Lebenszyklus und
die Gesamtbilanz des Materials,
erklärt Dr.-Ing. Stephan Eisenberg,
Leiter des Standortlabors
Wolfsburg von Volkswagen.
Bei der Bewertung von
Leichtbaumaßnahmen wird
häufig allein die Nutzungsphase
des Fahrzeugs betrachtet,
da sich die realisierten Gewichtseinsparungen
überwiegend
in dieser Phase auf die
CO 2 -Emissionen auswirken.
Für eine ganzheitliche ökologische
Betrachtung sind aber
auch die Werkstofferzeugung,
die Bauteil- bzw. Fahrzeugherstellung
sowie das spätere
Recycling zu analysieren. Gerade
hier offenbaren sich bei
den einzelnen Konstruktionswerkstoffen
erhebliche Unterschiede.
Beispielsweise erfordert
die Herstellung eines Karosserieblechs
aus Aluminium
im Vergleich zu einem entsprechenden
Blech aus hochfestem
Stahl etwa die vierfache Menge
an Energie, bei Teilen aus
kohlefaserverstärkten Kunststoffen
sind es etwa zehn Mal
so viel. Große Unterschiede
zeigt auch die Betrachtung der
Kosten: So werden die Kosten
für die Gewichtsreduktion von
einem Kilogramm bei Stahl mit
ca. 2 Euro, bei Aluminium von
10 bis 12 Euro und bei kohlefaserverstärkten
Kunststoffen
von 50 bis 100 Euro veranschlagt,
führt Dr. Peter Dahlmann,
geschäftsführendes Vorstandsmitglied
des Stahlinstituts
VDEh, auf der SCT aus.
Und da spricht vieles für Stahl:
Seine Herstellung und das Recycling
machen Stahl zum grünen
Werkstoff. Bei der aktuellen
Mercedes C-Klasse hat dies
beispielsweise dazu geführt,
dass der Vorderachsträger
wieder aus Stahl gefertigt wird
und nicht wie im Vorgängermodell
aus Aluminium. Nach
Angaben des Fahrzeugherstellers
ergab die ökologische Betrachtung,
dass sich der Einsatz
von Aluminium selbst
nach 200.000 gefahrenen km
nicht rechnet. Auch trotz eines
Mehrgewichts von 1,5 kg war
220 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Wi r t s c h a f t u n d Unternehmen
die Stahlvariante über den gesamten
Lebenszyklus gesehen
ökologisch vorteilhafter als die
aus Aluminium.
Dank der zahlreichen Innovationen
bei dem Werkstoff greifen
wir heute auf Stahl zurück,
erläutert Volkswagen-
Mann Stephan Eisenberg. In
enger Zusammenarbeit entwickeln
Automobilhersteller
und Stahlproduzenten neue
Sorten und moderne Verarbeitungsverfahren.
Eisenberg bestätigt,
dass die Autohersteller
auf die Innovationen der
Stahlindustrie angewiesen seien.
Aus diesem Grund sei die
Verzahnung der Stahlindustrie
mit der Automobilindustrie
entlang der Wertschöpfungskette
unerlässlich. Doch hohe
Stromkosten, zusätzliche Energieabgaben
und erhebliche
Belastungen durch den Handel
mit Emissionsrechten verschärfen
den globalen Wettbewerb
und stärken die Konkurrenz
außerhalb von Europa,
so Dr.-Ing. Peter Dahlmann.
Würde die Stahlindustrie aus
Europa abwandern, hätten wir
ohne deren Entwicklungskompetenz
vor Ort gegen die asiatische
Autoindustrie verloren,
meint Eisenberg.
Stahl-Informations-Zentrum
www.stahl-info.de
Trumpf erneut mit dem Bosch Supplier Award
ausgezeichnet
TRUMPF wurde erneut mit
dem Bosch Supplier Award
ausgezeichnet. Die Ehrung erfolgte
in der Kategorie Machinery
and Equipment. TRUMPF
gehört damit zu den wenigen
Bosch Zulieferern, die den begehrten
Preis zum zweiten
Mal in Folge erhalten. Mit dem
Preis würdigt Bosch Unternehmen,
die besonders gute Leistungen
bei der Herstellung
und Lieferung von Produkten
oder Dienstleistungen in den
vergangenen zwei Jahren erbracht
haben – insbesondere
hinsichtlich Qualität, Preisverhalten,
Zuverlässigkeit, Technologie
und der kontinuierlichen
Verbesserung. „Wir sind
sehr stolz, dass TRUMPF erneut
die harten Auswahlkriterien
für den Bosch Supplier
Award erfüllen konnte“, sagt
Peter Leibinger Stellvertretender
Vorsitzender der Geschäftsführung
der TRUMPF
GmbH + Co. KG und Vorsitzender
des Geschäftsbereichs
Lasertechnik/Elektronik.
Bosch verleiht den weltweit
ausgeschriebenen Lieferantenpreis
zum zwölften Mal seit
1987. Die Prämierung findet
alle zwei Jahre statt. Die erste
Auszeichnung für TRUMPF erfolgte
im Jahr 2007. Aufgrund
der Finanz- und Wirtschaftskrise
wurde die Preisverleihung
2009 ausgesetzt. Der
Preis wurde in sieben Kategorien
an insgesamt 60 Lieferanten
aus 14 Ländern vergeben.
TRUMPF GmbH + Co. KG
www.trumpf.com
VDMA: Maschinenexport wächst zweistellig
Die deutschen Maschinenexporte
wuchsen im zweiten
Quartal um 15,8 % gegenüber
dem Vorjahresquartal
auf nunmehr 35,9 Mrd. Euro.
„Das Tempo aus dem ersten
Quartal, mit einer Steigerungsrate
von 20,9 %, wurde
nicht mehr erreicht. Damals
war der Vergleichsmaßstab
aber auch das erste Quartal
2010 – und das war im Export
der absolute Tiefpunkt der
Krise“, so Dr. Ralph Wiechers,
VDMA-Chefvolkswirt.
„Während sich in den meisten
Märkten das Wachstum
verlangsamt hat, kommt der
russische Markt erst wieder
richtig in Schwung“, so Wiechers
weiter. Der Vorjahreswert
wurde um 50,1 % übertroffen.
Insbesondere die Bauinvestitionen
sind geradezu
explodiert. Russland ist mittlerweile
der viertwichtigste
Markt für die deutschen Maschinenbauer
nach China, den
USA und Frankreich.
Die deutschen Maschinenausfuhren
wuchsen im Juni 2011
um nominal 4,9 % gegenüber
dem Vorjahresmonat. Die Exporte
steigen damit im ersten
Halbjahr um plus 18,2 %
gegenüber dem Vorjahr. Großen
Anteil an diesem Zuwachs
hatte der chinesische Markt,
der um 41,5 % auf einen Anteil
von jetzt 13,5 % wuchs.
Der russische Markt wuchs
um 40,1 % und verdrängte
den italienischen von Platz 4.
Großes Wachstum gab es
auch in der Türkei (36,1 %),
die von Rang 15 auf 11 vorzog.
Auch der US-Markt legte
um 25,8 % zu.
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elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
221

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Oldenbourg Industrieverlag oder vom Vulkan-Verlag □ per Post, □ per Telefon, □ per Telefax, □ per E-Mail, □ nicht über interessante Fachangebote informiert und beworben werde. Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft jederzeit widerrufen.

Wi r t s c h a f t u n d Unternehmen
ZPF auf Wachstumskurs
Die ZPF Holding GmbH stärkt
durch drei weitere Beteiligungen
ihre weltweite Marktund
Wettbewerbsposition.
Um die Systemführerschaft
beim Warmhalten, Schmelzen
und Vergießen von Aluminium
weiter auszubauen, investiert
die ZPF Holding in drei
Kernbereiche.
Zunächst wurde eine Mehrheitsbeteiligung
an der
Foundry 4 ThermDos GmbH
erworben, die zukünftig unter
dem Namen ZPF Foundry4
GmbH firmiert. Das Unternehmen
steht für Kompetenz
und Innovation in der Gießereitechnik.
Kernkompetenz ist
das Produkt ThermDos, ein
Dosierofen für Aluminium,
der sowohl im Druckguss als
auch im Sand- und Gravitationsguss
zum Einsatz kommt.
Ein weiteres Investitionsfeld
liegt in Asien. Nachdem im
Frühjahr diesen Jahres in einem
ersten Schritt eine ZPF-
Repräsentanz in Shanghai
eröffnet wurde, werden im
Sommer die Weichen dafür
gestellt, bis Ende des Jahres
2011 einen eigenen Produktionsstandort
in China zu etablieren.
Alle wesentlichen Managementfunktionen
sind bereits
besetzt. „Wir haben ein
zehnköpfiges Team in China
fest eingestellt und darauf
geachtet, ausschließlich
lokale Mitarbeiter zu gewinnen“,
erläutert Holger Groß,
Geschäftsführer der ZPF Holding.
Die Produktionsgesellschaft
in Fernost wird eine eigene
Marktverantwortung erhalten
und neben China auch
angrenzende Länder wie Korea,
Taiwan, Vietnam, Kambodscha
oder die Philippinen
mit Ofenanlagen von ZPF versorgen.
Der dritte Bereich, in den die
ZPF Holding investiert, betrifft
den Ausbau der Serviceaktivitäten.
Unter der Firmierung
ZPF Services GmbH wurde die
gesamte Kundenbetreuung
in eine eigenständige Gesellschaft
überführt. Das Unternehmen
ist einige Kilometer
vom Firmensitz der ZPF Holding
/ ZPF therm entfernt in
Heilbronn angesiedelt. Von
hier aus werden zukünftig
sämtliche Einsätze gesteuert
und die Versorgung der Kunden
mit Ersatzteilen organisiert.
Die Betreuung der lokalen
Serviceteams, die weltweit
vertreten sind, erfolgt ebenfalls
von Heilbronn aus.
ZPF therm Maschinenbau GmbH
www.zpf-therm.de
Der Umzug in das neue, firmeneigene
Gebäude im Jahr
1999 markierte einen Meilenstein
in der Unternehmensentwicklung:
Speziell ausgelegte
Räumlichkeiten sowie
hochqualifizierte, teils selbst
ausgebildete Fachkräfte sorgen
für eine gleichbleibend
hohe Fertigungsqualität und
erlauben es, neben Standardprodukten
auch flexible Sonderlösungen
für verschiedenste
Anforderungen zu fertigen.
Mit der Fertigung geht eine
besonders sorgfältige Kalibrierung
der Sensoren einher. Die
dazugehörigen Kalibriereinrichtungen
werden von Raytek
ständig weiterentwickelt.
Die Temperaturmesslösungen
des nach ISO 9001 zertifizierten
Unternehmens erreichen
so eine hohe Genauigkeit und
langfristige Stabilität. Sie ermöglichen
Kunden und Anwendern,
die Produktqualität
zu verbessern, Stillstandszeiten
zu minimieren und Kosten
einzusparen. Raytek beschäftigt
in Berlin rund 100 Mitarbeiter
und verzeichnet zweistellige
Wachstumszahlen.
Raytek GmbH
www.raytek.de
ZVEI: Technischer Systemplaner als neuer
Ausbildungsberuf
20 Jahre Raytek
Die Raytek GmbH, ein Hersteller
von Sensoren für die
berührungslose Temperaturmessung,
feiert in diesem Jahr
20-jähriges Jubiläum. Nach
der Firmengründung im Jahr
1991 entwickelte sich Raytek
schnell zu einem der weltweit
führenden Anbieter auf dem
Gebiet der Infrarot-Temperaturmesstechnik.
Das Unternehmen ist die Europazentrale
der zur Fluke-
Gruppe gehörenden Raytek
Corporation und fungiert zugleich
als Kompetenzzentrum
des Konzerns für stationäre
Infrarot-Temperaturmesslösungen.
Vom Miniatursensor
für den Einbau in Maschinen
und Anlagen über Infrarot-
Zeilenscanner zum Überwachen
bewegter Messobjekte
bis hin zur fest installierbaren
Wärmebildkamera – am modern
ausgerüsteten Standort
Berlin-Pankow entwickelt und
fertigt Raytek ein umfassendes
Sortiment an Sensoren für
die Temperaturüberwachung
in Produktionsprozessen.
Der neue Ausbildungsberuf
„Technischer Systemplaner“
löst zusammen mit dem erneuerten
Beruf „Technischer
Produktdesigner“ ab 1. August
2011 das alte Berufsbild
des „Technischen Zeichners“
ab. Darauf weist der
Arbeitskreis Elektroplaner im
ZVEI hin. Die Ausbildungsinhalte
eines Technischen Systemplaners
bestehen unter
anderem aus dem computergestützten
Planen und Erstellen
technischer Dokumente,
dem Durchführen fachspezifischer
Berechnungen sowie
einem Projektmanagement.
Eine nachhaltige Energie- und
Ressourcenplanung spielt dabei
eine wichtige Rolle.
„Mit dem Technischen Systemplaner
ist ein modernes
Berufsbild entstanden, das die
gestiegenen technologischen
Anforderungen berücksichtigt
und alte Zöpfe abschneidet.
Industrie- und Handwerksbetriebe
werden dadurch zukunftsfähiger“,
freut sich
Hans-Jürgen Schneider, Vorsitzender
des ZVEI-Arbeitskreises
Elektroplaner. Schneider
hatte auf Vorschlag des
ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik-
und Elektronikindustrie
beim Bundesinstitut für
Berufsbildung (BIBB) an der
Konzeption des Berufsbilds
mitgearbeitet und ist im März
2010 zum Sachverständigen
des Bundes zur Neuordnung
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
223

J o u r n a l
ruflichen Anforderungen“,
sagt Dr.-Ing. Willi Fuchs, Direktor
des VDI. „Die Lehrgänge
sind ein wichtiger Schritt,
um dem Fachkräftemangel zu
begegnen und langfristig den
Wirtschaftsstandort Deutschland
zu sichern.“ Die Weiterbildungsumfrage
„educating“
vom VDI Wissensforum hatte
Ende 2010 große Weiterbilder
Berufsausbildung ernannt
worden.
Technische Systemplaner der
Fachrichtung „Elektrotechnische
Systeme“ arbeiten überwiegend
in Elektrobetrieben,
Ingenieur- und Planungsbüros
sowie in Planungsabteilungen
großer Firmen. Angehende
Auszubildende können
sich auch für die Fachrichtungen
Versorgungs- und Ausrüstungstechnik
oder Stahl-
Veranstaltungen
und Metallbautechnik entscheiden.
Wie bei den Metall-
und Elektroberufen auch,
wird in beiden neuen Berufen
die gestreckte Abschlussprüfung
eingeführt, um die berufliche
Handlungsfähigkeit
zu ermitteln. Die Ausbildungsdauer
beträgt in beiden Berufen
3 ½ Jahre.
ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik-
und Elektronikindustrie
e.V.
www.zvei.org
ALUMINIUM zieht es ab 2012 nach Brasilien
Von Düsseldorf über Shanghai
und Mumbai bis nach Dubai
und ab 2012 weiter nach
Sao Paulo: Die ALUMINIUM,
weltweit führender Messepartner
der Aluminiumindustrie,
baut ihre globalen Aktivitäten
erneut aus und wird ab
dem kommenden Jahr mit einer
Veranstaltung in Brasilien
präsent sein.
Mit der International ALUMI-
NIUM BRAZIL, die vom 24. bis
26. April 2012 im Rahmen der
EXPOALUMINIO stattfinden
wird, verstärkt Reed Exhibitions
seine Veranstaltungsaktivitäten
in den weltweit wichtigsten
Regionen der Aluminiumindustrie.
Brasilien ist der drittgrößte
Bauxitlieferant der Welt
und mit einer Tonnage von
1,6 Mio. t die Nummer 7 der
Produzenten von Primäraluminium.
Brasilien übernimmt als
wirtschaftlich erstarkte Supermacht
auch in der Produktion
und Verarbeitung von Aluminium
eine Schlüsselfunktion
im südamerikanischen Kontinent.
„Mit der Präsenz in Brasilien
schließt die ALUMINIUM
eine Lücke im Zuge ihrer ALU-
MINIUM goes global-Strategie“,
so Hans-Joachim Erbel,
CEO der Reed Exhibitions
Deutschland GmbH.
Schon heute ist die EXPOALU-
MINIO, veranstaltet von Reed
Exhibitions Alcantara Machado
und dem brasilianischen
Aluminiumverband ABAL,
mit 120 Ausstellern und gut
10.000 Fachbesuchern auf
einer Ausstellungsfläche von
5.000 m² der wichtigste Branchentreff
der Aluminiumindustrie
auf dem amerikani-
schen Kontinent. „Mit der
International ALUMINIUM
BRAZIL Area im Rahmen der
EXPOALUMINIO bieten wir
den weltweit operierenden
Unternehmen einen gezielten
Einstieg in einen der dynamischsten
Märkte im Weltformat“,
so Hans-Joachim Erbel.
Im ersten Schritt ist dafür eine
Fläche von rund 2.000 m² vorgesehen.
ALUMINIUM Brazil
www.aluminium-brazil.com
ALUMINIUM 2012 wechselt nach Düsseldorf
Die ALUMINIUM, eine der erfolgreichsten
beitung und Veredelung sosen
Industriemeswie
Entscheider aus den Anbeitung
in Europa, wechselt von wendungssegmenten. Mit
der Ruhr an den Rhein: Ab Unterstützung des GDA Gesamtverband
2012 findet die weltweit führende
Messe der Aluminiumindustrie
auf dem Düsseldorfer
Messegelände statt. Bislang
war die ALUMINIUM, die
der Aluminium-
industrie und der EAA European
Aluminium Association
zeigt die Messe alle zwei Jahre
das volle Leistungsspektrum
der Branche: Von der Pro-
vom Messeveranstalter Reed
Exhibitions organisiert wird, duktion des Werkstoffs über
in Essen zu Hause. Der Umzug
wird nötig: Seit der Erstveranstaltung
wächst die ALUMINI-
UM kontinuierlich und ist vor
ihrer 9. Auflage bereits größer
als je zuvor.
die Verarbeitung bis zum Endprodukt.
Bis zum letzten Jahr
fand die Messe auf dem Essener
Messegelände statt, wo
die ALUMINIUM zuletzt 872
Aussteller und 17.200 Fachbesucher
aus 100 Nationen zählte.
Die Messe mit ihrem begleitenden
Kongress ist damit
die weltweit größte Branchenveranstaltung
der Aluminiumindustrie.
Die internationale Aluminiumwelt
versammelt sich ab
2012 in Düsseldorf. Vom 9. bis
11. Oktober 2012 treffen sich
Aluminiumhersteller, Verarbeiter,
Anbieter von Technologien
und Ausrüstungen für
die Produktion, Weiterverar-
ALUMINIUM 2012
www.aluminium-messe.com
VDI startet Zertifikats-Lehrgänge zum
Fachingenieur
Der Verein Deutscher Ingenieure
(VDI) hat ein neues Lehrgangs-Konzept
entwickelt,
mit dem sich Ingenieure zum
zertifizierten Fachingenieur
VDI weiterbilden können.
Als Reaktion auf den Fachkräftemangel
und auf die ermittelten
fehlenden Kompetenzen
bei berufstätigen Ingenieuren
hat der VDI Kompetenzprofile
für verschiedene
Tätigkeitsbereiche erarbeitet.
Hierauf baut das entwickelte
Qualifizierungskonzept auf:
„Die neuen Lehrgänge vermitteln
genau die Kompetenzen,
die Fachingenieure auf
ihrem Spezialgebiet benötigen.
Damit schließen wir optimal
die Lücke zwischen universitärer
Ausbildung und be-
224 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

J o u r n a l
dungsdefizite in den Unternehmen
offenbart: 55,3 %
der Befragten hielten die
Qualifikationsmöglichkeiten
für nicht ausreichend.
Den ersten Lehrgang bietet
das VDI Wissensforum zur
Windenergietechnik an. Er
kann ab sofort gebucht werden.
Voraussetzungen sind
ein ingenieurwissenschaftlicher
Hochschulabschluss und
mindestens drei Jahre Berufserfahrung
zum Zeitpunkt der
Prüfung. Nach bestandenem
Abschluss sind die Teilnehmer
berechtigt, den Titel „Fachingenieur
Windenergietechnik
VDI“ zu tragen. Lehrgänge zu
weiteren Fachrichtungen sind
bereits in Planung.
Die Lehrgänge setzen sich
zusammen aus vier Pflichtmodulen,
zwei Wahlpflichtmodulen,
mit denen inhaltliche
Schwerpunkte gesetzt
werden, einem optionalen
Vorbereitungsworkshop und
der abschließenden schriftlichen
und mündlichen Zertifikatsprüfung.
Die einzelnen
Module können zeitlich völlig
unabhängig voneinander
belegt werden. Dies garantiert
den Teilnehmern eine
größtmögliche Flexibilität.
Dieser Ansatz ist neu und
bislang einzigartig auf dem
deutschen Weiterbildungsmarkt.
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CERAMITEC 2012: Branchentreffpunkt der
Grobkeramik mit Spannung erwartet
Die CERAMITEC 2009 stand
unter dem Einfluss der weltweiten
Finanz- und Wirtschaftskrise,
die auch die
grobkeramische Industrie und
ihre Zulieferer stark getroffen
hat. Nun blickt die Branche
mit Spannung auf die nächste
CERAMITEC, die vom 22.
bis 25. Mai 2012 stattfinden
wird. Mit dem neuen Slogan
„Technologies – Innovations
– Materials“ wird die gesamte
Bandbreite der Branche
zum Ausdruck gebracht: von
der klassischen Keramik über
Rohstoffe und Pulvermetallurgie
bis hin zur Technischen
Keramik. Die Anlagenbauer
für die Grobkeramik werden
neue, effizientere Maschinen
und Anlagen zeigen, während
Rohstofflieferanten ihre
Produkte und innovativen
Komplettlösungen dem Besucher
anbieten. Aber auch
Forschungsinstitute präsentieren
ihre Visionen für die
Werke der Zukunft.
Das nächste Jahrzehnt wird
für die grobkeramische Industrie
noch stärker unter
dem Aspekt umfangreicher
Energieeinsparungen stehen.
Die Maschinen- und
Anlagenbauer haben in den
letzten Jahren Lösungen für
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elektrowärme international elektrowärme erscheint in der Vulkan-Verlag international GmbH, Huyssenallee · Heft 3/2011 52-56, 45128 · September Essen
225

J o u r n a l
Im Anschluss an die Sitzung
gab es eine Führung durch die
Fertigungshalle der INDUGA
Industrieöfen und Gießerei-
Anlagen GmbH & Co. KG. Anschließend
stand der Besuch
des Technikums an. Hier begrüßte
der Geschäftsführer
Dr. Hans-Rinnhofer persöneine
immer energieeffizientere
Produktion entwickelt und
ihre Maschinen dabei zum Teil
schon bis ins Detail optimiert.
Nun steht die Branche vor der
Herausforderung, ihren Energiebedarf
bei der Produktion
in den nächsten Jahren weiter
deutlich zu senken. Dafür sind
teilweise grundlegende Änderungen
im Produktionsprozess
notwendig. Neben der
Verringerung des Energieverbrauchs
bei der Produktherstellung
steht die Entwicklung
hochwertiger und innovativer
Produkte, mit denen energieeffiziente
und nachhaltige Gebäude
errichtet werden können,
im Fokus der Branche.
Traditionell hat der Bereich
Grobkeramik seine Heimat in
München auf der CERAMITEC
gefunden. Das zeigt sich unter
anderem daran, dass wie auch
bei den letzten Veranstaltungen
diese Sparte wieder
mit den namhaften Key-Playern
vertreten sein wird. Neben
der kompletten Darstellung
der gesamten Branche
bietet die CERAMITEC 2012
auch ein umfangreiches Rahmenprogramm.
Gemeinsam
mit der Fachzeitschrift Ziegelindustrie
International, wird
am 23. Mai 2012 zum zweiten
Mal der „Heavy Clay Day“
veranstaltet. Hier präsentieren
die Experten der Branche ihre
zukunftsweisenden Lösungen
und neue Ideen zum Schwerpunkt
„Ressourcenschonende
Produktion und Bauweise“.
CERAMITEC 2012
www.ceramitec.de
China wird Partnerland der HANNOVER
MESSE 2012
Die Volksrepublik China wird
Partnerland der HANNOVER
MESSE 2012. Am 28. Juni unterzeichneten
Bundeswirtschaftsminister
Dr. Philipp
Rösler und der chinesische
Minister für Industrie und Informationstechnologie
Miao
Wei eine entsprechende Vereinbarung
in Berlin. Beide Seiten
sind der Überzeugung,
dass durch die Beteiligung der
Volksrepublik China als Partnerland
bei der HANNOVER
MESSE 2012 in Deutschland
die Chancen für eine weitere
Intensivierung der bilateralen
Wirtschafts- und Handelsbeziehungen
konkretisiert und
gestärkt werden. Das Bundesministerium
für Wirtschaft
und Technologie und das Ministerium
für Industrie und Informationstechnologie
der
Volksrepublik China unterstützen
die Deutsche Messe
AG und das China Council for
the Promotion of International
Trade (CCPIT) politisch bei der
Umsetzung des Projekts. Die
Unterzeichnung fand im Rahmen
der deutsch-chinesischen
Regierungskonsultationen im
Bundeskanzleramt statt.
Der Vorstandsvorsitzende
der Deutschen Messe AG,
Dr. Wolfram v. Fritsch, sagte:
„Wir freuen uns sehr, dass
wir China als Partnerland auf
der HANNOVER MESSE 2012
begrüßen dürfen. Wir sind
überzeugt, dass diese Partnerschaft
den deutsch-chinesischen
Wirtschaftsbeziehungen
starke Impulse verleiht
und auf die Aussteller und
Fachbesucher aus der ganzen
Welt eine hohe Anziehungskraft
ausüben wird. Für alle
Messeteilnehmer besteht die
Chance, ihre Geschäftsbeziehungen
mit China im Im- und
Export zu intensivieren sowie
ihre wirtschaftlichen und wissenschaftlichen
Kontakte zu
vertiefen.“
Deutsche Messe AG
www.hannovermesse.de
Deutsche Messe AG veranstaltet erstmals
Laser India
Deutsche Messe AG weitet
ihr Engagement in Indien aus:
Vom 6. bis 9. Dezember 2011
richtet das Unternehmen erstmals
die LASER INDIA in Bangalore
aus. Die größte Lasermesse
Indiens wird mit Unterstützung
des indischen Laserspezialisten
Laser Technik
India Pvt. Ltd. veranstaltet. Im
Mittelpunkt stehen neue Lasertechnologien
und -lösungen
sowie Services rund um
das Thema Lasertechnik.
„Mit der Laser Technik India
Pvt. Ltd. und insbesondere mit
ihrem Gründer Dr. Lalit Kumar
haben wir einen erfahrenen
und in der Branche gut vernetzten
Experten an unserer
Seite. Lasertechnologieanwendungen
spielen in der Industrie
eine immer bedeutendere Rolle
und passen daher hervorragend
in das Produktportfolio
unserer Industriemessen“, sagt
Dr. Andreas Gruchow, Mitglied
des Vorstands der Deutschen
Messe AG.
Zeitgleich werden die SUR-
FACE India, die MDA India,
CeMAT India und die IA India
ausgerichtet. Sie decken die
Themenschwerpunkte Oberflächentechnik,
Antriebs- und
Fluidtechnik, Intralogistik und
industrielle Automatisierung
ab. Es werden insgesamt mehr
als 400 Aussteller aus rund 20
Ländern erwartet. Zur Veranstaltung
in 2010 kamen rund
10.000 Fachbesucher.
Deutsche Messe AG
www.messe.de/presseservice
Jahressitzung der elektrowärme international bei
Otto Junker
Die diesjährige Jahressitzung
der Fachzeitschrift elektrowärme
international fand
am 12. Mai bei der Otto Junker
GmbH in Simmerath-
Lammersdorf statt. Geladen
waren die Herausgeber,
Schriftleiter, der Beirat und
der Chefredakteur der Zeitschrift
Stephan Schalm. In der
Sitzung gab es einen Rückblick
des Jahres 2010. Erörtert
wurden aber auch Themen
und Schwerpunkte für
2011.
226 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

J o u r n a l
lich seine Gäste. Die Redaktion
der elektrowärme international
bedankt sich im Namen
des Vulkan-Verlags für die Einladung
und gelungene Organisation.
Die nächste Jahressitzung findet
im Mai 2012 bei der Firma
ABP Induction Systems in
Dortmund statt.
Vulkan-Verlag GmbH
www.elektrowaerme-international.de
9. VDI-Fachtagung: „Optimierung in der
Energiewirtschaft“
Wie sehen die zukünftigen
Strommärkte und die Struktur
des deutschen Kraftwerkportfolios
aus? Welche Kosten
verursacht der Netzausbau,
um den zukünftigen Elektrizitätsbedarf
zu decken? Antworten
geben modellgestützte
Szenarien und mathematische
Analysen als Basis für
Betriebs- und Investitionsplanungen
der Elektrizitäts-, Gasund
Wärmewirtschaft. Sie stehen
im Mittelpunkt der Fachtagung
„Optimierung in der
Energiewirtschaft“, zu der das
VDI Wissensforum am 22. und
23. November 2011 in Nürtingen
einlädt.
Vor dem Hintergrund einer
zukünftig stark wachsenden
fluktuierenden Stromerzeugung
aus erneuerbaren Energien
bilden mathematische
Modelle eine wichtige Grundlage
zur Bewertung zukünftiger
Investitionen und Ausbauszenarien.
Ebenso wichtig
sind sie, um Herausforderungen
und mögliche Treiber
an den Energiemärkten zu
identifizieren. Auf dem Programm
der VDI-Tagung stehen
deshalb Methoden und
Optimierungsmodelle im Zusammenhang
mit der Integration
erneuerbarer Energien,
der zukünftigen Beanspruchung
des konventionellen
Kraftwerkparks und des
Ausbaus der Elektrizitätsnetze.
Darüber hinaus stellen Experten
Analysen und Ansätze
vor, mit denen sich der Bedarf,
die Zusammensetzung und
der Einsatz von Strom- und
Wärmespeichern modellieren
lässt. Ein weiterer Themenblock
widmet sich den dezentralen
Energiekonzepten und
der Optimierung von Gasnetzen.
Darüber hinaus werden
verbesserte Ansätze für Kurzfristprognosen
vorgestellt.
Die Tagung richtet sich an
Mitarbeiter aus Energieversorgungsunternehmen,
Stadtwerken
und Betrieben, die von
den Bedingungen des Stromund
Gashandels betroffen
sind. Darüber hinaus werden
Planungsbüros, Behörden,
Verbände und energiewirtschaftliche
Forschungsinstitute
angesprochen. Fachlicher
Träger der Veranstaltung ist
die VDI-Gesellschaft Energie
und Umwelt (GEU). Die Tagungsleitung
übernimmt Professor
Dr.-Ing. Alfred Voß vom
Institut für Energiewirtschaft
und Rationelle Energieanwendung
(IER) an der Universität
Stuttgart.
VDI Wissensforum Kundenzentrum
www.vdi.de/energiewirtschaft
HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
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elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
227

J o u r n a l
Personalien
Thomas Jung ist neuer Sales Manager bei FLIR
Seit dem 1. Juni verstärkt Thomas
Jung als Sales Manager
Distribution
Central Europe
das Team
von FLIR Systems
in Frankfurt.
Thomas
Jung kennt
FLIR gut, denn
bereits im Januar
2001
hat er dort im
Vertrieb der
Infrarotkameras
angefangen.
Zwischenzeitlich arbeitete
er ein Jahr und acht Monate
bei einem anderen Unternehmen
– um jetzt mit über zehn
Jahren Branchen-Erfahrung in
leitender Position
um das
Vertriebsteam
der mobilen
Thermografie-Kameras
von FLIR
in Zentral-Europa
in eine
neue Generation
zu führen.
„Ich bin
sehr zufrieden,
wieder im Team von FLIR
Systems an Bord zu sein”, erklärt
Jung.“
Stefan Mettler zum neuen Präsidenten des
BDG gewählt
Das Präsidium des Bundesverbandes
der Deutschen Gießerei-Industrie
(BDG) hat auf seiner
letzten Sitzung Ende Juni
2011 in Düsseldorf Dipl.-Ing.
Stefan Mettler zum Präsidenten
gewählt. Herr Mettler ist
Geschäftsführer der Siempelkamp-Gießerei
GmbH, Krefeld,
einem Unternehmen der
Siempelkamp-Gruppe, einem
international tätigen mittelständischen
Industrieausrüster.
Mettler folgt Hans-Dieter
Honsel, der sich aus der Verbandsarbeit
zurückgezogen
hat. Die Wahl Mettlers fand
während der GIFA/Newcast,
der Weltmesse der Gießereitechnik
in Düsseldorf statt.
Herbert Eichelkraut, Heribert Fischer und Peter
Urban: Vorstandswechsel bei ThyssenKrupp
Steel Europe AG
Der Aufsichtsrat der Thyssen-
Krupp Steel Europe AG hat
in seiner Sitzung am 10. August
2011 über einige Personalien
entschieden, die notwendig
wurden, weil Dr. Ulrich
Jaroni 2012 aus dem Vorstand
ausscheiden und in den
Ruhestand eintreten wird. Dr.
Jaroni war im April 2002 zum
Vorstand berufen worden und
verantwortet seit Juli 2009
das Gesamtressort „Produktion“.
Wegen der zunehmenden
Komplexität der Aufgaben
und Projekte, die mit dem
strategischen Ziel „Best in
Class“ anstehen, wird das bisherige
Vorstandsressort „Produktion“
in die Ressorts „Metallurgie“
sowie „Walzen und
Veredeln“ geteilt.
Dr. Herbert Eichelkraut, zurzeit
Mitglied des Vorstandes
der Business Area Steel Americas
sowie bei ThyssenKrupp
CSA in Brasilien CEO und verantwortlich
für das Ressort
Produktion (COO), wird zum
1. Januar 2012 in den Vorstand
der ThyssenKrupp Steel
Europe AG eintreten und das
Ressort „Metallurgie“ verantworten.
Über die Nachfolge in
seinen bisherigen Positionen
ist noch nicht entschieden.
Dr. Heribert Fischer, bisher Leiter
des Direktionsbereiches
„Walzen und Veredeln Duisburg“,
wird zum 1. Oktober
2011 das Vorstandsressort
„Walzen und Veredeln“ übernehmen.
In dieser Ressortverantwortung
wird nun auch
der Direktionsbereich „Forschung
und Entwicklung“ liegen.
Peter Urban, der im Vorstand
der ThyssenKrupp Steel Europe
AG für das Ressort „Finanzen“
verantwortlich zeichnet,
übernimmt nach Aufsichtsratsbeschluss
ab sofort
zusätzlich in Personalunion
die Vorstandsfunktion „Controlling“
in der Business Area
Steel Americas. Das Ressort
war vakant geworden, weil
Vorgänger Reinhard Florey
in den Vorstand der Business
Area Stainless Global gewechselt
ist.
Michael Harre neuer Vice President der
LG EU Solar Business Group
Michael Harre ist ab sofort
Vice President der LG EU Solar
Business Group. Neben
den Business Units Home Entertainment,
Mobile Communications
und Home
A p p l i a n c e s
setzt LG im
Bereich Energy
Solutions
mit der Produktion
von
Solarzellen,
-modulen und
-lösungen auf
den zukunftsweisenden
Markt der erneuerbaren Energien.
Unter der Leitung von
Michael Harre ist ein weitreichender
Ausbau dieses Unternehmensbereiches
geplant.
Zuvor war Michael Harre rund
zehn Jahre bei der SCHOTT
Solar AG, unter anderem als
Vorstandsmitglied, im Ressort
internationales Marketing &
Vertrieb von Photovoltaikmodulen
und Receivern für solarthermische
Kraftwerke tätig.
Von 2008 bis 2010 war er
gewähltes Vorstandsmitglied
der EPIA, dem weltgrößten
Photovoltaik-Industrieverband.
2009 wurde er in den Energiebeirat
des Landes Rheinland-Pfalz
berufen.
„Michael Harre
ist die optimale
Besetzung
für die
Leitung dieser
Business Unit.
Seine langjährige
Erfahrung
als CSO bei
der SCHOTT
Solar AG bietet
die besten
Voraussetzungen,
um diesen
wachsenden
Bereich der LG EU Solar
Business Group zu leiten. Sein
Know-How und seine Führungsqualitäten
zeichnen ihn
als exzellenten Kollegen und
Menschen aus”, so Jae Deuk
Shim, CEO der LG Electronics
Deutschland GmbH. „Wir
freuen uns auf spannende
neue Aufgaben auf dem zukunftsweisenden
Gebiet der
erneuerbaren Energien.“ Michael
Harre fügt hinzu: „Diese
einzigartige Chance ergreifen
zu können, freut mich
sehr. Leitung und Ausbau ei-
228 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

J o u r n a l
ner so werteorientierten Unternehmenseinheit
wie der LG
EU Solar Business Group sind
eine besondere Herausforderung,
die ich gemeinsam mit
meinem äußerst qualifizierten
und motivierten Team angehen
möchte.“
Gunther Voswinckel neuer Vorsitzender der
Geschäftsführung bei Schoeller Werk GmbH
Zum 1. April 2011 hat Dr.-Ing.
Dipl.-Wirt.-Ing. Gunther Voswinckel
die Führung des Hellenthaler
Unternehmens
übernommen
und wird in
Zukunft die
Geschicke
des Herstellers
von geschweißten
Edelstalrohren
lenken. Dr.
Vo s w i n c k e l
hat die Nachfolge
von Jörg
Rumpf als
Vorsitzender der Geschäftsführung
angetreten, der zum
1. Mai 2011 in den Ruhestand
getreten ist. Damit steht erstmals
seit Gründung des Unternehmens
ein Nicht-Familienmitglied
an der Spitze
des Unternehmens.
Unterstützt
wird
Vo s w i n c k e l
von Frank Poschen
und
Jürgen Mensinger,
beide
bislang Mitglieder
des
Geschäftsleitung,
die jetzt ebenfalls zu
Geschäftsführern berufen
wurden.
Dieter Ameling, ehemaliger WV-Präsident und
VDEh-Vorsitzender, feierte 70. Geburtstag
Prof. Dr.-Ing. Dieter Ameling,
bis zum 31. März 2008 Präsident
der Wirtschaftsvereinigung
(WV) Stahl und Vorsitzender
des Stahlinstituts VDEh,
vollendete am 17. August sein
70. Lebensjahr. In Bad Rothenfelde
im Osnabrücker Land
geboren, studierte er nach
dem Abitur 1961 Metallurgie
und Werkstoffwissenschaften
an der Technischen Universität
Clausthal. Nach der Assistenzzeit
promovierte er an der
dortigen Fakultät für Bergbau,
Hüttenwesen und Maschinenwesen
1971 zum Dr.-Ing. 1997
ernannte ihn die Universität
nach siebenjähriger Tätigkeit
als Lehrbeauftragter zum Honorarprofessor.
Ameling begann seine berufliche
Laufbahn als Elektrostahlwerker
bei den Röhrenwerken
Bous im Saarland.
1973 wurde er Stahlwerkschef
der Hamburger Stahlwerke.
Sieben Jahre später
wechselte er zunächst als
Betriebsdirektor und Leiter
der Werke Oberhausen und
Hochfeld zur Thyssen Niederrhein
AG. 1985 kam er als Direktor
und Leiter der Betriebswirtschaft
zur Thyssen Stahl
AG. 1991 berief ihn der Aufsichtsrat
der Saarstahl AG als
Vorstandsmitglied nach Völklingen.
Als Vorsitzender der
Geschäftsführung der Krupp
VDM GmbH kehrte er 1994
ins Ruhrgebiet zurück.
1998 wurde Ameling Geschäftsführendes
Vorstandsmitglied
des Vereins Deutscher
Eisenhüttenleute (VDEh), der
auf seinen Vorschlag 2003 in
das heutige Stahlinstitut VDEh
umbenannt wurde. 2000
wählten ihn die Vorstände
zum Präsidenten der WV Stahl
sowie Vorsitzenden des Stahlinstituts
VDEh. Es gelang ihm,
technisches und wirtschaftspolitisches
Denken in einem
Team zu vereinen. Zeitgleich
wurde er Präsidiumsmitglied
des BDI. Zum 1. April 2008
übergab Ameling seine Ämter
an seinen Nachfolger Hans
Jürgen Kerkhoff.
Seit seinem Ausscheiden aus
dem Stahl-Zentrum ist er als
Medien
Industrieberater aktiv. Anfang
2010 wurde er als Independent
Non-executive Board
Member in der an der Londoner
Börse notierten Eurasian
Natural Resources Corporation
PLC (ENRC) gewählt. Darüber
hinaus engagiert Ameling
sich in der Klima- und
Energiepolitik. So setzt er sich
sehr für eine wissenschaftliche
Darstellung des Klimawandels
ein. Seine Ehrenämter
als Vorsitzender des Vereins
von Freunden der TU Clausthal
und des Stiftungsrates des
Klosters Volkenroda führt er
weiterhin.
BDG-Sonderheft: Guss aus Kupfer- und
Kupferlegierungen
Das neu überarbeitete BDG-
Sonderheft richtet sich in erster
Linie an den Anwender,
Konstruktions- und Fertigungsingenieur.
Die technischen
Richtlinien für den
Formguss aus Kupfer und
Kupferlegierungen dienen als
Hilfe bei der Zusammenarbeit
mit dem Gießereifachmann
und dem Metallurgen.
Das bereits seit Jahrtausenden
von der Menschheit verwendete
Kupfer weist sehr günstige
Gebrauchs-eigenschaften
auf. Der Metallurgie und
Metallkunde ist es gelungen,
die vorteilhaften Grundeigenschaften
des Kupfers durch
Legieren mit anderen Metallen
zu verändern und den
vielfältigen funktionellen Anforderungen
der modernen
Technik anzupassen.
Die Auswahl der Legierungen
und der dafür geeigneten
Gießverfahren richtet
sich – werkstoff- und gießgerechte
Konstruktion vorausgesetzt
– in erster Linie nach
der Funktion und Beanspruchung
des gegossenen Bauteils.
Es ist daher zweckmäßig,
wenn sich der Konstrukteur
so frühzeitig wie möglich mit
der ausführenden Gießerei in
Verbindung setzt. Die Formgebung
durch Gießen nach
allen bekannten Gießverfahren
ermöglicht dabei in vielen
Fällen eine technisch wie
wirtschaftlich gleichermaßen
günstige Herstellung der benötigten
Bau- und Konstruktionselemente,
sei es als Einzelstück
oder in großen Stückzahlen
für die Serienfertigung.
Der Konstrukteur, der in die
Einzelheiten gehen muss und
für das Bauteil verantwortlich
ist, wird dieser Broschüre viele
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
229

J o u r n a l
Möglichkeiten und Hinweise
für das Konstruieren mit Kupfer-Gusswerkstoffen
entnehmen
können. Dem Gießer geben
die technischen Richtlinien
wertvolle Hinweise für die
tägliche Praxis.
Bundesverband der Deutschen
Gießerei-Industrie
www.bdguss.de
Finite Elemente Analyse für Ingenieure
Eine leicht verständliche Einführung
von Frank Rieg, Reinhard
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Carl Hanser Verlag, München
3., vollständig überarbeitete
Auflage 2009
554 Seiten, gebunden mit
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Das vorliegende Buch bietet
verständliche Erläuterungen
der FEA inTheorie und Praxis.
Die dazu notwendige Vollversion
des Open Source FEA Programms
Z88 für Windows und
UNIX/LINUX und alle im Buch
erläuterten Beispiele werden
auf DVD mitgeliefert. So kann
der Leser die FEA „life“ kennenlernen
und nachvollziehen.
Der mitgelieferte Quellcode
erlaubt ambitionierten Anwendern,
das FEA-Programm
individuell anzupassen.
Der Theorieteil wurde gegenüber
der zweiten Auflage hinsichtlich
der Berechnung von
Element-Lastvektoren, Modellbildung
und Vergleichsspannungen
erweitert. Der
Beispielteil wurde erweitert
und aktualisiert.
Der Ingenieur als GmbH-Geschäftsführer
Grundwissen, Haftung, Vertragsgestaltung Reihe
von Andreas Sattler, Hans-
Joachim Broll, Sebastian
Kaufmann
Springer Verlag GmbH,
Heidelberg
6., aktualisierte und ergänzte
Auflage 2010
220 Seiten, Softcover
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Die meisten GmbHs werden
von Geschäftsführern geleitet,
die weder Juristen noch
Betriebswirte sind. Deshalb
gibt dieses Buch wichtige Hinweise
zu Themen wie Haftungsfragen,
Strafvorschriften,
Sorgfaltspflichtverletzungen
und Verantwortung der
GmbH Dritten gegenüber. Die
Handbuch Lötverbindungen
von Klaus Wittke, Wolfgang
Scheel
Eugen G. Leuze Verlag KG,
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1. Auflage 2011
528 Seiten
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zahlreichen Beispiele und Fälle
sind sorgfältig ausgewählt
und genau auf den Ingenieur
als GmbH-Geschäftsführer
abgestimmt. Die vorliegende
Auflage enthält das neue
GmbH-Recht (MoMiG). Aktualisiert
wurden u. a. die Ausführungen
über die Pflichten
des Geschäftsführers gegenüber
Finanzbehörden und Sozialversicherungsträgern,
der
Abschnitt über die Haftung
des Geschäftsführers im Konzern
sowie die Einkommenstabellen.
Ein Kapitel über Steuern
der GmbH wurde ergänzt.
Das Buch bietet eine leicht verständliche
Einführung ohne juristische
Vorkenntnisse.
Die Lötverbindung ist eine
Stoffschlussverbindung zwischen
Werkstoffen ungleicher
Zusammensetzung und gleicher
Art der chemischen Bindung.
Dabei kann das Verfahren
mit einer großen Zahl
an unterschiedlichen Werkstoffen
und über einen großen
Bereich der Temperatur
angewandt werden. Vor allem
für die Elektronik und
Elektrotechnik liegen die niedersten
Arbeitstemperaturen
beim Löten bei deutlich unter
200 °C und kann sich bei Maschinenbauteilen
oder Fahrzeugen
auch über 1.000 °C
erstrecken. Die Autoren haben
in alphabetischer Ordnung
mit zahlreichen Querverweisen
das gesamte Wissen
über die Lötverbindung
in kurzen Definitionen, Erklärungen
und Kommentaren
mit Bildern und Tabellen als
Ergänzung zusammengetragen.
Sie legen damit vor allem
auch den Grundstock zur
Entwicklung einer gemeinsamen
Sprach- und Verfahrensregelung
zur Herstellung von
Werkstoffverbindungen. Im
Buch werden die bekannten
Erfahrungen zum Löten durch
den Stand der Technik mit vielen
interessanten Neuentwicklungen
ergänzt und über entsprechende
Schlagwörter zusammenfassend
beschrieben.
Im Mittelpunkt stehen dabei
im Gegensatz zu bekannten
Fachveröffentlichungen die
Lötverbindungen.
Die Autoren beschreiben neben
den bekannten Schmelzlötverbindungen
auch die
Presslötverbindungen und die
Kondensationslötverbindungen,
die ja auch heute schon
einen breiten Eingang in die
Industrie gefunden haben. Im
Buch werden keine Auflistungen
von Loten, Zusatzwerkstoffen
und Hilfsstoffen angeführt,
da darüber bereits
umfangreiche Arbeiten veröffentlich
sind. Besonderer Wert
wurde auf interessante und
praktisch bedeutsame Neuentwicklungen
gelegt. Dabei
wird zwischen den Fertigloten,
Reaktionsloten, Reaktivloten
und Kaskadenloten unterschieden.
In alphabetischer Ordnung
wurde mit zahlreichen Querverweisen
das Wissen über
230 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

J o u r n a l
die Lötverbindungen in Form
von Sachbegriffen mit kurzen
Definitionen, Kommentaren
sowie mit praktischen
Beispielen und vielen Bildern
und Tabellen zusammengestellt.
Dabei wurden auch einige
Hinweise auf mögliche Entwicklungsaufgaben
auf dem
Gebiet der Löttechnik formuliert.
Das Buch wendet sich
insbesondere an die Entwickler
und Anwender der Löttechnik
und kann auch bei der
Aus- und Weiterbildung nützlich
sein.
Technische Thermodynamik
Theoretische Grundlagen und praktische
Anwendungen
von Günter Cerbe, Gernot
Wilhelms
Carl Hanser Verlag, München
16., aktualisierte Auflage
536 Seiten mit 213 Bildern,
kartoniert
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Gerald Routschka/
Hartmut Wuthnow (Hrsg.)
Praxishandbuch
Feuerfeste
W e r k s t o ff e
Aufbau – Eigenschaften – Prüfung
5. Auflage
+ Datenträger
(A5), vierfarbig bebildert sowie
mit Datenträger. Der Leser
erhält einen ausführlichen und
detaillierten Überblick über
Aufbau, Eigenschaften, Berechnungen,
Begriffe bis hin
zur Prüfung Feuerfester Werkstoffe
und somit wichtige
Tipps für die tägliche Arbeit. In
der Neuauflage dieses Klassikers
wurden einige Kapitel unter
Hinzuziehen von neuen Autoren
bearbeitet, der Anhang
durch Anregungen aus dem
Leserkreis ergänzt, Normenund
Literaturlisten auf den
neuesten Stand gebracht und
das Stichwortverzeichnis deutlich
erweitert. Dadurch wird
die „Gebrauchseigenschaft“
des Werkes weiter erhöht. Wer
beruflich in irgendeiner Form
mit der Feuerfestindustrie bzw.
der Thermoprozesstechnik zu
tun hat, für den ist dieses kompakte
Buch, mit seiner Fülle
von Informationen, ein unersetzliches
Nachschlagewerk.
Für den komfortablen Gebrauch
unterwegs oder am Arbeitsplatz
sorgt der Datenträger
mit dem E-Book (DVD) des
gesamten Buches sowie weiteren
nützlichen Informationen.
Dieses Studienbuch kann mit
zu den Standard-Lehrbüchern
der Thermodynamik gezählt
werden. Es fasst das Grundwissen
der technischen Thermodynamik
kompakt in nur
einem Band zusammen, der
neben den grundlegenden
thermodynamischen Fragen
auch die Grundlagen der Gemische,
der Strömungsvorgänge,
der Wärmeübertragung,
der chemischen Reaktionen,
der Brennstoffzelle und
der Verbrennung enthält. Das
Lehrbuch hat sich seit fast 40
Jahren bewährt und wurde
durch regelmäßige Neuauflagen
ständig aktualisiert. Neue
Entwicklungen konnten dadurch
fortlaufend berücksichtigt
werden. Das Gesamtkonzept
des Werkes wurde bis zu
dieser Auflage unverändert
beibehalten: Hinführung von
der gut fundierten, in überschaubaren
Schritten dargestellten
thermodynamischen
Theorie zu den technischen
Anwendungen, Möglichkeit
des Selbststudiums und Praxisbezug
durch 129 Beispiele
mit Lösungen, 137 Aufgaben
und 181 Kontrollfragen mit
Ergebnissen und Antworten
sowie leichte Benutzbarkeit
durch viele Bilder, ablesbare
Diagramme und Tabellen.
Taschenbuch der Technischen Formeln
von Karl-Friedrich Fischer
Carl Hanser Verlag, München
4., neu earbeitete Auflage
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Das bewährte Taschenbuch
enthält Formeln, Tabellen und
Übersichten zu den wichtigen
technischen Grundlagenbereichen
– von Mathematik und
Physik über Werkstofftechnik
und Elektrotechnik bis hin
zur Regelungstechnik. Für die
4. Auflage wurden die Kapitel
zu Maschinenelementen,
Mess- und Fertigungstechnik
völlig neu verfasst und alle anderen
Teile aktualisiert. Das
Fachbuch richtet sich vor allem
an Studierende im Ingenieurstudium,
Schüler in technischer
Ausbildung und Ingenieure
in der Praxis.
Praxishandbuch Feuerfeste Werkstoffe
von Gerald Routschka,
Hartmut Wuthnow
Vulkan-Verlag, Essen
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Werkstoffe erscheint nun in
der 5., vollständig überarbeiteten
und erweiterten Auflage,
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Wissensbasiertes Prozessmanagement:
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von GOB Software & Systeme
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1. Auflage 2011, 108 Seiten
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www.gob.de
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
231

J o u r n a l
Relevantes Wissen bewahren,
weitergeben und zielgerichtet
nutzen – das ist für Unternehmen
und Organisationen eine
der großen Herausforderungen
im Zuge des Wandels von
der Industrie- zur Wissensgesellschaft.
Welchen Beitrag
die IT zur Lösung dieser Aufgabe
leisten kann, zeigt die
GOB Software & Systeme in
ihrem Buch „Wissensbasiertes
Prozessmanagement – ein
Thema für den Mittelstand?“.
Um erfolgreich am Markt zu
agieren und langfristig wettbewerbsfähig
zu bleiben, ist es
für Unternehmen und Organisationen
entscheidend, Wissen
systematisch und umfassend
verfügbar zu machen. Gewährleistet
werden kann dies aber
nur durch eine ganzheitliche
Betrachtung von Mensch, Organisation
und Technologien.
Das vorliegende Buch der GOB
legt den Fokus vor allem auf
den letztgenannten Aspekt
und führt exemplarisch auf,
welche Softwaretechniken zur
Unterstützung des Wissensmanagements
zur Verfügung stehen.
So werden unter anderem
die Themen Geschäftsprozessmodellierung,
Dokumentenmanagement,
Business Intelligence
sowie Microsoft Share-
Point 2010 näher beleuchtet.
Neuer Webauftritt GERO Hochtemperaturöfen
Im neuen Look und mit detaillierten
Informationen zur
Wärmebehandlung mit GE-
RO-Industrieöfen präsentieren
sich die neuen Webseiten
der GERO Hochtemperaturöfen
GmbH & Co. KG
in Neuhausen bei Pforzheim.
Vom Laborofen über zahlreiche
Ausführungen an Rohröfen,
Kammeröfen, Vakuumöfen,
Haubenöfen, Bottom
Loadern bis hin zu speziellen
Anwendungen wie z. B. Kristallziehanlagen
erstreckt sich
das weite Feld der GERO-Industrieöfen.
Bei der Gestaltung der Homepage
wurde besonderer Wert
auf einfache Benutzerführung
und Praxisnähe gelegt. So unterstützt
eine Übersichtstabelle
bei der Zuordnung des geeigneten
Industrieofens für
die gewünschte Anwendung.
Die wichtigsten Anwendungsbereiche:
Entbindern (katalytisch,
thermisch), Pyrolyse,
Sintern, Glühen, Silizieren,
Tempern und Reduzieren, Löten,
Entgasen, Carbonisieren,
MIM. Wer sich für einen
konkreten Einsatz interessiert,
kann im Downloadbereich sofort
die technischen Daten
herunter laden.
Für die Zukunft ist zudem ein
Online-Shop geplant, in dem
Ersatzteile und Zubehör sowie
Hilfsstoffe und Zusatzmittel
für die Wärmebehandlung
direkt im Shop online bestellt
werden können.
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einverstanden, dass ich vom Oldenbourg Industrieverlag oder
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Datum, Unterschrift
Kontonummer
PAPRZW2011

N a c h g e f r a g t
Mit der Rubrik „Nachgefragt“ veröffenlicht die elektrowärme international eine neue Interview-Reihe zum Thema
„Energie“. Befragt werden Persönlichkeiten aus Unternehmen, Verbänden und Hochschulen, die eine wesentliche Rolle
in der elektrothermischen Prozesstechnik und der industriellen Wärmebehandlung spielen.
Folge 2: Andreas Seitzer
„Globalisierung ist keine
Einbahnstraße“
Dr. Andreas Seitzer ist Geschäftsführer der SMS Elotherm
GmbH. Im Interview* spricht der Unternehmer über die Zukunft
der Energiewirtschaft, technologische Herausforderungen
und verrät, was seine persönliche Energiesparleistung ist.
■■
Energie
ewi: Der Energiemix der Zukunft: Wagen
Sie eine Prognose?
Seitzer: In den nächsten 10 bis 20 Jahren
wird es Verschiebungen im Energiemix
geben: die fossilen Brennstoffe werden
weiterhin ein bedeutender Energielieferant
sein, aber ihr relativer Anteil im
Energiemix wird zurückgehen.
ewi: Deutschland im Jahr 2020: Wie
wird sich der Alltag der Menschen durch
den Wandel der Energiewirtschaft verändert
haben? Was tanken die Menschen?
Wie heizen Sie Ihre Häuser? Wie erzeugen
Sie Licht? Wagen Sie ein Szenario!
Seitzer: Das Bewusstsein der Menschen,
verantwortungsvoll mit Energie umzugehen,
wird weiter wachsen. Dem Einsatz
ressourcenschonender Technik wird dabei
eine Schlüsselrolle zukommen.
* Das Interview führten Stephan Schalm
und Silvija Subasic
ewi: Sonne, Wind, Wasser, Erdwärme
etc.: Welche regenerative Energiequelle
halten Sie für die mit der größten Zukunft?
Seitzer: Wind und Wasser.
ewi: In welche der aktuell sich entwickelnden
Technologien würden Sie demnach
heute investieren?
Seitzer: Hocheffiziente Speicherungsund
Transportmöglichkeiten für Energie.
ewi: Wie schätzen Sie die zukünftige
Bedeutung fossiler Brennstoffe wie Öl,
Kohle, Gas ein?
Seitzer: Auf absehbare Zeit immer noch
unverzichtbar, jedoch in ihrer Bedeutung
abnehmend. Aufgrund der natürlichen
Limitierung der fossilen Brennstoffe wird
mittel- und langfristig eine Substitution
durch andere Energieträger stattfinden.
ewi: Und Atomkraft? Welche Auswirkungen
sind nach Deutschlands aktueller
Stellungnahme zu erwarten?
Seitzer: Die Haltung der deutschen
Bundesregierung und die jüngst gefassten
nationalen Beschlüsse werden den
aktuellen und mittelfristigen globalen
Energiemix kaum beeinflussen. Der stetig
wachsende Energiebedarf ist derzeit
ohne Nukleartechnik nicht zu decken.
ewi: Stichwort Energiewende: Welche
Änderungen müssen sich auf politischer,
auch weltpolitischer, auf gesellschaftlicher
und ökologischer Ebene ergeben,
damit man realistisch von einer Wende
sprechen kann?
Seitzer: Die Diskussion von Konzepten,
bei denen es Gewinner und Verlierer geben
kann, ist naturgemäß nicht einfach.
Gerade aber eine unpolitische, sach- und
lösungsorientierte Diskussion ist eine
elementare Basis für die Beantwortung
künftiger Energiefragen.
ewi: Ihre Forderung an die Bundesregierung
in diesem Zusammenhang?
Seitzer: Eine Vertrauensbasis zwischen
allen Beteiligten im Energiediskurs schaffen.
Der zuletzt gezeigte Kurs in Sachen
Atomenergie ist eher kein Vorzeigebeispiel
dafür, wie man Vertrauen schafft
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
233

N a c h g e f r a g t
– wie auch immer man zur Atomenergie
politisch und technologisch stehen mag.
ewi: Die Erneuerbaren Energien haben
mindestens zwei Probleme: die fehlende
Infrastruktur und das Beharrungsvermögen
der Etablierten auf herkömmlichen
Energieformen. Ändert sich das in absehbarer
Zeit?
Seitzer: Kurzfristig bin ich da eher skeptisch,
mittel- und langfristig wird sich die
Situation sicher ändern, da die erneuerbaren
Energien im Energiemix der Zukunft
stärkeren Anteil als heute haben
werden.
ewi: Unabhängig von der Energieform
und Technologie, viele halten das Stichwort
„Energieeffizienz“ für den Schlüssel
zur Energiefrage der Zukunft. Wie
schätzen Sie das Thema ein? Was halten
Sie für die bedeutendste Entwicklung
auf diesem Gebiet in der Thermoprozesstechnik-Branche?
Seitzer: Aus Sicht unserer Kunden sind
alle Lösungen interessant, mit denen der
spezifische Energieverbrauch in einem
thermischen Prozess mit wirtschaftlich
vertretbarem Aufwand reduziert werden
kann und damit zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit
unserer Kunden beitragen.
Erfreulich ist, dass das Thema Ressourceneffizienz
einen so hohen Stellenwert
bei unseren Kunden genießt, da wir
uns hierdurch als ein Anbieter von energieeffizienten
Lösungen deutlich positionieren
können.
ewi: Welche Vorteile bieten Ihrer Meinung
nach Elektrische Prozesswärmeverfahren?
Seitzer: Unabhängig von der Art der Primärenergie,
präzise und schnell regelbar,
Erwärmung nur da, wo sie stattfinden
soll, keine Standby-Kosten, häufig geringere
Investitionskosten, keine CO 2 -Emmissionen
durch die Thermoprozessanlage
selbst.
ewi: Wie beurteilen Sie die Entwicklung
zur Effizienzsteigerung?
Seitzer: Die Entwicklungen haben in
den letzten Jahren zwar an Schwung gewonnen,
die Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung
werden aber in der Zukunft
sicher noch stärker genutzt werden können
als dies heute der Fall ist.
ewi: Wie wird sich der Energieverbrauch
in Industrie, Gewerbe und Haushalt Ihrer
Meinung nach verändern?
Seitzer: Unterschiedlich je nach Bereichen:
ich sehe eine Bandbreite von 2 bis
20 %.
■■
Unternehmen
ewi: Welche Rolle spielt Ihr Unternehmen
heute auf dem Energiemarkt?
Seitzer: Eher eine indirekte. Mit unseren
Induktionsanlagen stellen wir Produkte
her, die elektrische Anschlussleistungen
von 50 kW bis 20 MW und mehr benötigen.
ewi: Welche Rolle spielt Ihr Unternehmen
auf dem Energiemarkt in 20 Jahren?
Seitzer: Eine größere Rolle als heute,
da wir unser Anlagenportfolio auch in
Märkte entwickeln werden, in denen wir
heute noch nicht tätig sind.
ewi: Was wird die wichtigste Innovation/
Projekt Ihres Unternehmens sein?
Seitzer: Wir haben in den zurückliegenden
beiden Jahren erhebliche Ressourcen
darauf verwendet, unsere Produkte
durch die Verwendung modularer
Funktionsgruppen kostengünstiger und
schneller auf dem Markt verfügbar zu
machen. Unsere ressourceneffizienten
Lösungen stehen damit einem größeren
Markt zu Verfügung. Dieses Potenzial
gilt es nun auch konsequent zu nutzen.
ewi: Welche Herausforderungen sehen
Sie auf sich zukommen (wirtschaftlich,
technologisch, gesellschaftlich)?
Seitzer: Die Zyklen unserer einzelnen
Märkte werden an Amplitude und Frequenz
eher zunehmen. Wirtschaftliche
Solidität, prozessuale Qualität und hohe
Adaptionsfähigkeit an sich rasch wandelnde
Märkte sind die Eigenschaften,
die für erfolgreiche Unternehmen bei
der Bewältigung künftiger Herausforderungen
unabdingbar sind.
ewi: Wie beeinflussen die EU-Erweiterung
und die Globalisierung Ihr Geschäft?
Seitzer: Der Zugang zu neuen Märkten
wird grundsätzlich erleichtert. Globalisierung
kann jedoch nicht als Einbahnstraße
betrachtet werden, auf der etablierte
westliche Firmen einen vergrößerten
Markt erschließen können. Es bedeutet
genauso auch umgekehrt, dass neue
Wettbewerber aus bislang weniger relevanten
Regionen Zugang zu unseren
bisherigen angestammten Märkten erhalten.
Die Globalisierung eröffnet uns
zahlreiche Chancen, aber die neue Wettbewerbssituation
darf dabei nicht übersehen
werden.
ewi: Wie wichtig ist ein Markenname
für den Produkterfolg im industriellen
Bereich?
234 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

N a c h g e f r a g t
Seitzer: Wenn mit dem Namen erwiesene
und nachhaltige technologische Qualität
und Verlässlichkeit als Partner der
Kunden verbunden sind, ist ein Markenname
ein hohes Gut.
ewi: Haben Sie wegen Fachkräftemangels
Entwicklungen nicht oder nur verzögert
in Deutschland durchführen können?
Seitzer: Teilweise ja, aber wir versuchen
durch geeignete Maßnahmen regelmäßig
und rechtzeitig bei qualifizierten
Fachkräften auf unser Unternehmen
und unsere Produkte aufmerksam zu
machen. Typische Mittelstandsunternehmen
können sich nicht auf Bekanntheitsautomatismen
verlassen, wie dies vielleicht
bei namhaften Großunternehmen
der Fall ist. Wir müssen uns selbst darum
bemühen, im Wettbewerb um Talente
die Vorzüge einer Tätigkeit in einem
mittelständischen Unternehmen zu verdeutlichen.
ewi: Braucht eine Führungsmannschaft
mehr Medienkompetenz, um Investoren
und Anleger zu überzeugen?
Seitzer: Etwas mehr Medienkompetenz
und auch Medienpräsenz kann nicht
schaden. Es kann aber kein Ersatz für
marktgerechte Produkte und hochqualifizierte
Mitarbeiter werden.
ewi: Was würden Sie in Ihrem Unternehmen
ändern wollen?
Seitzer: Im Grunde gar nicht so sehr
viel: nur manchmal wünscht man sich,
dass die Motivation und die Qualifikation
im eigenen Haus durch eine bessere
Kommunikation noch zielgerichteter und
reibungsärmer genutzt würden.
ewi: Wie wichtig sind Ihrem Unternehmen
Expansionen im Ausland?
Seitzer: Sehr wichtig. Wir sehen in den
nächsten Jahren unsere stärksten Wachstumsmärkte
außerhalb Deutschlands.
Dem gilt es auch durch entsprechende
internationale Expansionen Rechnung zu
tragen.
ewi: Ist Ihr Unternehmen offen für Erneuerbare
Energien?
Seitzer: Ja, da wo diese für unser Unternehmen
wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt
werden können.
ewi: Nutzt Ihr Unternehmen bereits Erneuerbare
Energien?
Seitzer: Ja. Ein Beispiel: in unserem Gebäude
in Remscheid wird Regenwasser
in großen Kellertanks aufgefangen, aufbereitet
und anstelle von Frischwasser
für die Kühlung der in Erprobung befindlichen
Anlagen verwendet. Hierdurch
werden natürliche Ressourcen geschont.
ewi: Wie offen ist Ihr Unternehmen für
neue Technologien?
Seitzer: Ein Unternehmen der industriellen
Elektroprozesstechnologie ist naturgemäß
offen für neue Technologien,
da es von deren erfolgreicher Vermarktung
lebt.
ewi: Wie viel gibt Ihr Unternehmen jährlich
für Investitionen aus?
Seitzer: Genug, um auch in Zukunft gut
aufgestellt zu sein und die Erwartungen
von Kunden, Gesellschafter und Mitarbeitern
erfüllen zu können.
■■
Person
ewi: Was war bzw. ist Ihre größte Energiesparleistung
als Privatmann?
Seitzer: Die Halbierung des Energieverbrauchs
unseres Privathauses durch diverse
technische Maßnahmen.
ewi: Wie könnte man Ihren Umgang mit
den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern
charakterisieren?
Seitzer: Das sollten Sie zwar besser meine
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter fragen,
aber ich würde meinen Umgang
mit anspruchsvoll, manchmal ungeduldig,
nicht immer perfekt, aber den Menschen
respektierend sowie ergebnisorientiert
bezeichnen.
ewi: Was schätzt Ihr Umfeld besonders
an Ihnen?
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
235

N a c h g e f r a g t
Seitzer: Das sollten Sie nun definitiv
mein Umfeld fragen!
ewi: Welche moralischen Werte sind für
Sie besonders aktuell?
Seitzer: Geradlinigkeit, Ehrlichkeit, Stehvermögen.
ewi: Wie schaffen Sie es, Zeit für sich
zu haben, nicht immer nur von internen
und externen Herausforderungen in Anspruch
genommen zu werden?
Seitzer: Eher schlecht. Aber ich kann relativ
gut und rasch regenerieren.
ewi: Haben/hatten Sie Vorbilder?
Seitzer: Mich beeindrucken Menschen,
die in schwierigen Situationen Ruhe bewahren,
Lösungen finden und damit zur
Bewältigung von Problemen beitragen.
ewi: Wie wurden Sie erzogen?
Seitzer: Ich betrachte diesen Prozess
noch nicht als abgeschlossen.
ewi: Was ist Ihr Lebensmotto?
Seitzer: Eigentlich kein bestimmtes.
Aber jeder Tag verdient es mit neuer Motivation
begonnen zu werden.
ewi: Welches war in Ihren Augen die
wichtigste Erfindung des 20. Jahrhunderts?
Seitzer: Keine singuläre Erfindung, sondern
eher die gesamten Errungenschaften
in der Informationstechnologie.
ewi: Welche Charaktereigenschaften
sind Ihnen persönlich wichtig?
Seitzer: Aufrichtigkeit und die Bereitschaft
Verantwortung zu übernehmen.
ewi: Wann denken Sie nicht an Ihre Arbeit?
Seitzer: Bei guter Konversation, bei guter
Musik, bei gutem Essen und bei einer
Begegnung mit einsamer Natur.
Dr. Andreas Seitzer
• Geboren am 17. Juli 1962 in Stuttgart
• Verheiratet, drei Kinder
• Seit 5/2003: Geschäftsführer der SMS Elotherm GmbH, Remscheid
• 10/2001 bis 04/2003: Geschäftsführer der Elotherm GmbH, Remscheid
• 5/2000 bis 1/2002: President and Chief Executive Officer der Robotron-
Elotherm Corporation, Southfield MI, USA
• 10/1998 bis 5/2000: Abteilungsleiter „Standardisierung“ der Elotherm
GmbH, Remscheid
• 8/1995 bis 9/1998: Projektleiter im Werk Dumont-Wautier der Lhoist
Gruppe, Limelette, Belgien
• 9/1992 bis 7/1995: Persönlicher Referent des Rektors an der RWTH Aachen
• 8/1989 bis 8/1992: Assistent am Institut für Industrieofenbau an der RWTH
Aachen
• 11/1983 bis 5/1989: Studium der Elektrotechnik an der Universität Erlangen-
Nürnberg
• Stellvertretender Vorsitzender des Vorstands des VDMA-Fachbereichs
“Thermoprozesstechnik”
• Mitglied des Beirats der Fachzeitschrift „elektrowärme international“
• Mitglied des Advisory Boards der Fachzeitschrift „HEAT PROCESSING“
• Lehrbeauftragter am Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische
Antriebe der RWTH Aachen für das Lehrfach „Electrothermal Process
Technology“
ewi: Wie lautet Ihr persönlicher Tipp an
nächste Generationen?
Seitzer: Die nächste Generation braucht
eigentlich keine Tipps: Es werden einige
Dinge sich als Irrweg herausstellen, einige
Dinge als geniale Innovation und am
Ende wird auch die nächste Generation
ihren Weg gefunden haben.
ewi: Was hat Sie besonders geprägt?
Seitzer: Menschen, die in persönlich
schwierigen Situationen die eigenen Interessen
zurückstellen konnten.
ewi: Auf was können Sie ganz und gar
nicht verzichten?
Seitzer: Auf meine Familie, gelegentlich
ein gutes Stück Musik und automobile
Technik in jeder Form.
ewi: Was wünschen Sie der Welt?
Seitzer: Übernahme nachhaltiger Verantwortung
durch die Menschheit.
ewi: Die Redaktion der elektrowärme international
bedankt sich für das interessante
und offene Interview.
236 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

67. Härterei-Kolloquium
der AWT in neuen
Räumlichkeiten
HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
12.–14. Oktober 2011
Rhein-Main-Hallen, Wiesbaden
Zum nunmehr 67. Mal veranstaltet
die AWT, die Arbeitsgemeinschaft
Wärmebehandlung und Werkstofftechnik
e. V., vom 12. bis 14. Oktober 2011
in den Rhein-Main-Hallen Wiesbaden,
das „Kolloquium für Wärmebehandlung,
Werkstofftechnik, Fertigungs- und Verfahrenstechnik“.
Erstmalig werden Sie in
diesem Jahr das HK über den repräsentativen
Haupteingang der Rhein-Main-Hallen
betreten.
Zum Fachkongress werden wieder rund
600 Teilnehmer aus Industrie, Forschung
und Lehre erwartet, die sich in 27 Fachvorträgen
über den neuesten Stand und
die künftigen Entwicklungen auf dem
Gebiet der Wärmebehandlungs-, Werkstoff-
und Fertigungstechnik informieren
können. Speziell für Praktiker werden
drei grundlagenorientierte Übersichtsvorträge
sowie zwei Grundlagenseminare
angeboten. Damit stellt sich das HK
2011 als einmalige Plattform für Innovationen,
Wissenstransfer und Erfahrungsaustausch
dar.
Themen-Schwerpunkte sind in diesem
Jahr die Wärmebehandlungs-Anlagentechnik,
Hochfeste Leichtbauwerkstoffe,
Qualitätssicherung für die Wärmebehandlung,
die Bauteilreinigung, Werkstoff-
und Bauteileigenschaften sowie
Thermochemische Verfahren. Einige der
Schwerpunkte werden von Übersichtsvorträgen
begleitet: Prof. Dr.-Ing. Olaf
Kessler, Uni Rostock, behandelt das Thema
„Aluminiumlegierungen für den
Leichtbau“; Dr.-Ing. Peter Sommer, Dr.
Sommer Werkstofftechnik GmbH, betrachtet
die „Qualitätssicherung für die
Wärmebehandlung“ und Prof. Dr.-Ing.
Brigitte Haase, Hochschule Bremerhaven,
berichtet über den Stand der „Bauteilreinigung
vor der Wärmebehandlung“.
Absolute Highlights werden die beiden
Plenarvorträge am Vormittag des
13.10.2011 sein: Der Präsident der Bundesanstalt
für Materialforschung und
-prüfung, Prof. Dr. rer. nat. M. Hennecke
spricht zum Thema „Innovation und Sicherheit
im Staatsauftrag – aus der Arbeit
der BAM“ und Prof. Dr.-Ing. Dierk
Raabe, Leiter des Max-Planck-Institut für
Eisenforschung in Düsseldorf, wird den
Wissensstand zur „Modellierung von
Struktur und Materialeigenschaften“
darstellen.
Den Praktikern werden am Vormittag
des ersten Tages zum einen die Grundlagen
zur Verfahrens- und Anlagentechnik
beim Nitrieren und Nitrocarburieren
im Gas von Dr.-Ing. Winfried Gräfen, Firma
Hanomag GmbH, geboten. Zum anderen
präsentiert Dipl.-Ing. Karl-Michael
Winter von der Firma Process-Electronic
GmbH einen praktischen Überblick zum
Messen und Regeln in der Härterei.
Parallel zu den Vorträgen können die
Teilnehmer am Kolloquium die von der
Technologiebroker Bremen GmbH organisierte
Fachausstellung besuchen. Dort
finden sie auf 4.000 m 2 Fläche die Ausstellungsstände
der AWT-Mitgliedsfirmen
mit der Möglichkeit zur Information
und Beratung über Wärmebehandlungsanlagen,
-mittel, -zubehör und -prozesstechnik
sowie die einschlägigen Prüfgeräte
zur Qualitätssicherung. Den größeren
Teil der Ausstellung finden Sie in den
Hallen 1 bis 4 im Erdgeschoss und gelangen
über die Treppen des Hauptfoyers
in das Foyer des Obergeschosses durch
die Halle 9 zum Vortragssaal. Das Kongressprogramm,
die Praktikerseminare,
die Mitgliederversammlung und auch
der Empfang am Donnerstagabend finden
an gleicher Stelle statt wie in den
vergangenen Jahren. Dieses veränderte
Konzept der Hallenaufplanung verspricht
eine gleichmäßigere Besucherführung in
den Ausstellungshallen. Im Foyer zum
Vortragssaal sind die Posterwände der
AWT-Fachausschüsse und der Härtereikreise
zu finden und im Bereich des
„Café Drahtlos“ in der Halle 3 auch eine
Jobbörse.
Weitere Informationen über das HK 2011,
die Online-Anmeldung und über die
AWT sind auf der Homepage der AWT
unter www.awt-online.org zu finden.
Die Hallenpläne, Ausstellerliste, Infos
über Sponsoringmöglichkeiten und weitere
Details über die Ausstellung finden
Sie unter www.technologiebroker.de.
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
237

HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
Vortragsprogramm
Mittwoch, 12. Oktober 2011
Grundlagenseminar für Praktiker
09:00–10:30
ggf. Wiederholung
10:45–12:15
09:00–10:30
ggf. Wiederholung
10:45–12:15
10:30–10:45 Kaffeepause
Eröffnung
Winfried Gräfen
Nitrieren und Nitrocarburieren – Verfahren
und Anlagentechnik
Karl-Michael Winter
Messen und Regeln in der Härterei
13:30–13:45 Stefan Hock
Eröffnung und Begrüßung
Anlagentechnik
13:45–14:10 Roland von Bargen, Axel von Hehl,
Hans-Werner Zoch
Kurzzeit-Rekristallisationsglühen von Mikrobauteilen
aus X5CrNi18-10 im Fallrohrofen
14:10–14:35 Björn Zieger
Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz
bei graphitisolierten Vakuum-Härteöfen
14:35–15:00 Maria Gilbert, Robert Eder, Volker Uhlig,
Dimosthenis Trimis
Moderne Chargiergestelle: Untersuchungen
zum Reibverhalten von Edelstählen und mit
Kohlenstofffasern verstärktem Kohlenstoff
(CFC) an einem Hochtemperaturtribometer
Hochfeste Leichtbauwerkstoffe
15:00–15:25 Barbara Striewe, Axel von Hehl,
Hans-Werner Zoch
Verbundstrangpressen von Aluminium und Titan
– Charakterisierung der Verbundzone
15:25–15:55 Kaffeepause
15:55–16:20 Mario Säglitz, Vladimier Supik, Ulrich Gernert
Vergleichende Untersuchungen zum
Local-Annealing and Tailored-Tempering
von warm ungeformtem borlegierten
Stahl MBW1500
16:20–16:45 Andrey Prihodovsky, Jürgen Kaiser, Helmut
Bleier, Thomas Gerber, Vasily Ploshikhin
Kontaktwärmebehandlung – neues flexibles
Verfahren zur Produktion von Tailored Tempered
Parts beim Presshärten
16:45–17:10 Jean Pierre Bergmann, Arne Roos,
Franziska Petzoldt, Jorge dos Santos
Neuartige Ansätze zum Fügen von Mischverbindungen
mittels Pressschweißen
17:10–17:45 Olaf Keßler
Übersichtsvortrag: Aluminiumlegierungen für
den Leichtbau
18:00 AWT-Mitgliederversammlung
Donnerstag, 13. Oktober 2011
09:00–09:25 Anke Dalke, Rolf Zenker, Heinz-Joachim Spies,
Horst Biermann
Eigenschaften von mit dem Elektronenstrahl
umschmelzlegierten und plasmanitrierten
Randschichten von Al-Legierungen
09:25–09:50 Marco Klemm, Ingrid Haase, Andrea Rose,
Rolf Zenker, Rainer Franke, Axel von Hehl
Lokales Werkstoffengineering zur Modifizierung
der Randschichteigenschaften von
Aluminium legierungen mittels moderner
Elektronen strahl-Ablenktechniken
09:50–10:15 Kaffeepause
238 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Plenarvortrag
10:15–11:00 Manfred Hennecke
Innovation und Sicherheit im Staatsauftrag –
aus der Arbeit der BAM
Ehrungen
11:00–11:10 St. Hock
Verleihung des Paul-Riebensahm-Preises 2010
an László Hagymási und Matthias Steinbacher
11:10–11:15 Hans-Werner Zoch
Verleihung der IFHTSE-Fellowship an Hans M.
Tensi
Plenarvortrag
11:15–12:00 Dierk Raabe
Modellierung von Struktur und Materialeigenschaften
12:00–13:30 Mittagspause
Qualitätssicherung in der Wärmebehandlung
13:30–14:05 Peter Sommer
Übersichtsvortrag: Qualitätssicherung für die
Wärmebehandlung
14:05–14:30 Werner Schwan
Stand und Ergebnisse aus der Mitarbeit zur
CQI-9 HTSA 3 rd Edition – Bericht aus dem
AWT-Fachausschuss 25
14:30–14:55 Daniela Rickert, Steffen Schneider
Normung – ein Wegbereiter für Innovationen
14:55–15:20 Ralph Malig, Volker Ermert, Arnold Horsch,
Dieter Klein, Rainer Kohlmann, Britta Rentrop,
Thorsten Wuest
Notwendiger Informationsaustausch für eine
erfolgreiche Wärmebehandlung
15:20–15:40 Kaffeepause
15:40–16:05 Sören Segerberg
Quality Assurance of Quenching Media
Reinigen
16:05–16:40 Brigitte Haase
Übersichtsvortrag: Bauteilreinigung vor der
Wärmebehandlung
Werkstoff- und Bauteileigenschaften
16:40–17:05 Markus Lebsanft, Jens Röse, Alexander
Grüning, Siegfried Wüst, Berthold Scholtes
Thermische Ermüdung von Werkzeugstählen
am Beispiel von Druckgussformen
17:05–17:30 Christian Prinz, Brigitte Clausen, Franz Hoffmann
Einfluss der chemischen Homogenität des
Wälzlagerstahls 100Cr6 auf das Verzugsverhalten
von Bauteilen
17:30–17:55 Chengsong Cui, Alwin Schulz,
Volker Uhlenwinkel, Frank Zobel,
Peter Dültgen, Hans-Werner Zoch
Korrosionsbeständige Schneidwerkzeuge
18:00 Empfang der F&E Technologiebroker Bremen
GmbH
Verleihung des Karl-Wilhelm-Burgdorf-Preises
Freitag, 14. Oktober 2011
Thermochemische Verfahren
09:00–09:25 Peter Lankes, Dirk Joritz, Bernd Edenhofer
Gasaufkohlen fast ohne Prozessgasverbrauch
– ein Traum oder Realität?
09:25–09:50 Sergey Konovalov, Ulrich Prohl,
Rainer Kohlmann, Wolfgang Bleck
Entwicklung eines Al-reduzierten Einsatzstahls
für das Hochtemperatur-Aufkohlen
09:50–10:15 Philipp Nusskern, Volker Schulze,
Jürgen Hoffmeister
Simulation des Einsatzhärtens randschichtverdichteter,
gradiert poröser Bauteile aus dem
pulvermetallurgischen Basiswerkstoff Astaloy
85 Mo
10:15–10:40 Matthias Steinbacher, Brigitte Clausen, Franz
Hoffmann
Einfluss von Bauteilgeometrie und Einsatzhärtungsverfahren
auf den Verzug von schrägverzahnten
Stirnrädern
10:40–11:05 Kaffeepause
11:05–11:30 László Hagymási, Thomas Waldenmaier,
Thomas Krug, Volker Schulze, Rainer Reimert
Modellierung und Simulation der Oberflächenkinetik
beim Niederdruck-Carbonitrieren
11:30–11:55 David Koch, Dominic Buchholz, Siegfried Bajohr,
Rainer Reimert
Ein CFD-Ansatz zur Beschreibung des Niederdruck-Carbonitrierens
11:55–12:20 Holger Selg, Thomas Waldenmaier, Bert Pennings,
Ralf Schacherl, Eric J. Mittemeijer
Stickstoffaufnahme und Eigenspannungsentwicklung
beim Nitrieren von Maraging-Stählen
12:20–12:45 Juan Dong, Franz Hoffmann, Heinrich Klümper-Westkamp,
Hans-Werner Zoch
Einfluss von CO und CO 2 als Kohlenstoffspender
auf den Aufbau der Verbindungsschicht
beim Nitrocarburieren legierter Stähle
12:45 Michael Jung
Verkündung des Paul-Riebensahm-Preisträgers
2011
12:50 Dieter Liedtke
Schlusswort
13:00 Ende der Veranstaltung
Interview
HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
239

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Pfeifer | Nacke | Beneke Praxishandbuch Thermoprozesstechnik Band II.
Wünning | Milani Handbuch der Brennertechnik für Industrieöfen
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industriellen Thermoprozesstechnik
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„Wärmebehandlung leistet Beitrag
zur effizienten Energienutzung
und Ressourcenschonung“
HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
Im Interview mit der elektrowärme international (ewi)* spricht Dr. Olaf Irretier, Mitglied im Vorstand
der AWT (Arbeitsgemeinschaft Wärmebehandlung und Werkstofftechnik) und Leiter des
Arbeitskreises Öffentlichkeitsarbeit der AWT, über die aktuellen Aktivitäten in der AWT, das im
Oktober stattfindende Härterei-Kolloquium, Tagungen und Seminare zur Wärmebehandlung in
Deutschland sowie aktuelle Trends und Entwicklungen in der Wärmebehandlung.
ewi: Herr Dr. Irretier, auch in diesem Jahr
findet mit dem 67. Härterei-Kolloquium
das Jahres-Highlight der deutschsprachigen
Wärmebehandlungsbranche in
Wiesbaden statt. Können Sie, als Mitglied
im Vorstand der AWT und Leiter
des Arbeitskreises Öffentlichkeitsarbeit
der AWT, die Schwerpunkte dieser Veranstaltung
aufzeigen?
* Das Interview führte Stephan Schalm, Chefredakteur
der elektrowärme international
Irretier: Das HK wird auch in diesem
Jahr die wichtigste deutschsprachige
Veranstaltung im Bereich der Wärmebehandlung
und Härtereitechnik sein. Der
Programmausschuss hat mit dem Ziel,
den technischen und wissenschaftlichen
Kenntnisstand auf diesem Gebiet zu fördern,
wieder eine Reihe interessanter Referenten
gewinnen können.
In diesem Jahr liegen die Themenschwerpunkte
in den Bereichen Anlagentechnik,
hochfeste Leistbauwerkstoffe, Qualitätssicherung,
Reinigen, Werkstoff- und
Bauteileigenschaften und thermochemische
Verfahren. Neben den vielen hervorragenden
Vorträgen aus den Universitäten,
Hochschulen und Instituten,
werden sicher auch die Vorträge aus den
Betrieben sehr interessant sein. Ich persönlich
bin schon gespannt auf den Bericht
des AWT-Fachausschusses 25 über
den aktuellen Stand der CQI9.
Besonders beachtenswert ist in diesem
Jahr die deutlich veränderte und vergrößerte
Ausstellung, die den Tagungs- und
Ausstellungsbesuchern wieder eine Vielzahl
von Produktneuerungen und Innovationen
präsentieren wird.
ewi: Die Vorträge auf dem HK sind in
der Regel doch wissenschaftlicher Natur?
Irretier: Das HK in Wiesbaden ist in Europa
in dieser Form einzigartig und bietet
dem Tagungsteilnehmer eine Vielzahl
von Möglichkeiten, seinen Wissensstand
zu erweitern. Neben wissenschaftlichen
Fachvorträgen aus den Instituten und
Forschungseinrichtungen der Unternehmen
werden vor allem auch in den ergänzenden
und vor dem HK stattfindenden
Praktiker-Seminaren sehr praxisbezogene
Themen behandelt. In diesem Jahr
wird Herr Dr. Gräfen das Nitrieren und Nitrocarburieren
und Herr Winter das Messen
und Regeln in der Härterei sicherlich
sehr praxisbezogen behandeln!
Im Übrigen möchte die AWT mit dem
HK das Forum in Deutschland bieten,
auf dem auch der Wissenstransfer in
der Wärmebehandlung stattfindet. Die
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
241

HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
Interview
Deutsche Wärmebehandlungs- und Härtereitechnik
mit den vielen Lohn- und
Betriebshärtereien, dem Industrieofenbau,
dem peripheren Maschinenbau
und der Verfahrenstechnik hat weltweit
eine führende Position, die nicht zuletzt
auch durch die bisherigen 66 Härterei-
Kolloquien zu erklären ist. Diesen Technologievorsprung
gilt es durch intensive
Forschung und Entwicklung auf diesem
Sektor zu halten und auf Fachtagungen
wie dem Härterei-Kolloquium darüber
zu berichten.
ewi: In den letzten Jahren hat die AWT
vor allem auch das Seminar- und Schulungsprogramm
weiter ausgebaut – mit
Erfolg?
Irretier: Das ist richtig. Gerade in Ergänzung
zum Härterei-Kolloqium, wo überwiegend
Führungskräfte und Fachleute
aus den Unternehmen erscheinen, gilt
es den jüngeren Mitarbeitern in den Betrieben
oder denen, die sich vertiefend
mit unserem Thema beschäftigen wollen,
eine Schulungsplattform zu bieten.
Die AWT hat mit dem Institut für Werkstofftechnik
in Bremen, wo die überwiegende
Anzahl der AWT-Praxisseminare
stattfinden, natürlich optimale Möglichkeiten
in der Vermittlung der Grundlagen
der Wärmebehandlung. Nicht zu
vergessen sind auch die Härterei-Kreise
und Fachausschüsse der AWT, die eben
auch diesen praxisrelevanten Wissenstransfer
ermöglichen.
Das Härterei Kolloquium ist ein „Muss“
für jeden aus der Branche. Es gibt keine
vergleichbare, sehr wohl aber ergänzende
Veranstaltung, die dem Informationsaustausch
und der Kontaktpflege
dienen. Die Münchener Werkstofftechnikseminare,
die jährlich im März oder
April in München sattfinden und bis zu
100 Teilnehmer aufweist, ist eine auch
zeitlich über das Jahr gesehen sehr gute
Ergänzung zum Härterei. Im kommenden
Jahr werden dort u. a. auch Vorträge
von BMW, Volkswagen, ZF, Getrag
und auch Siemens/Winergy gehalten
werden.
ewi: Sie sind als Sprecher des Ausschusses
für Öffentlichkeitsarbeit auch für das
Marketing und den Gesamtauftritt des
HK verantwortlich. Wo werden Sie zukünftig
Ihre Schwerpunkte setzen, um
die Themen unserer Branche auch für
Jung-Ingenieure und den nachkommenden
Generationen interessant zu gestalten?
Irretier: Der AWT-Vorstand und vor allem
auch deren Arbeitskreis Öffentlichkeitsarbeit
haben das Ziel und Bestreben,
die AWT in der Wärmebehandlungsbranche
weiter bekannt zu machen.
Derzeit arbeiten wir an einer verbesserten
Positionierung und Wahrnehmung
der AWT in der Öffentlichkeit. Wir wollen
mit gezielten Maßnahmen vor allem
auch junge Menschen aus der Branche
ansprechen und zur Mitgliedschaft in der
AWT bewegen. Den vorhandenen Mitgliedern
wollen wir eine verbesserte Betreuung
liefern.
Im Rahmen eines Kommunikationskonzepts
werden wir im kommenden Jahr
gezielte Maßnahmen und Aktivitäten
erarbeiten, die den Mitgliedern und denen,
die es werden können, den Mehrwert
und die Vorteile einer AWT-Mitgliedschaft
deutlich machen.
In den letzten Monaten ist insbesondere
auch unsere AWT-Homepage weiter
umstrukturiert und verbessert worden.
AWT-Mitglieder und Mitglieder der Fachausschüsse
erhalten über die Homepage
eine sehr gute Möglichkeit, den aktuellen
Stand der Wissens und die Ergebnisse
aus den Fachausschüssen zu kommunizieren.
Protokolle, Präsentationen bis
hin zu Forschungsberichten werden auf
der Homepage platziert, die in besonderen
Fällen nur den Mitgliedern der Fachausschüsse
zugänglich sind. Alles in allem
bietet die AWT-Mietgliedschaft eine
Vielzahl von Vorteilen und Möglichkeiten
zum Informations- und Erfahrungsaustausch
in der Wärmebehandlung.
Im letzten Jahr haben wir zum HK unseren
neuen AWT-Flyer vorgestellt, der
die AWT und deren Tätigkeiten im Detail
vorstellt. Jeder Interessierte kann diesen
Flyer in der AWT-Geschäftsstelle anfordern
– gerne auch mit einem Aufnahmeantrag
für die AWT.
ewi: Merken Sie denn, dass die AWT-
Mitgliederzahl zunimmt?
Irretier: Die Mitgliederzahl steigt wieder.
Die etwa 500 persönlichen Mitglieder
und über 250 Firmenmitglieder sind
zwar eine beeindruckende Zahl, die es
aus unserer Sicht nicht nur als Verband
zu betreuen, sondern auch in der Größe
und Anzahl weiter auszubauen gilt.
ewi: Das geht natürlich auch über neue
Forschungsvorhaben und Aktivitäten,
die die Mitglieder ansprechen. Welche
besonderen Aktivitäten und Tendenzen
sehen Sie denn für die Branche in der Zukunft?
Irretier: Die aktuellen Themen und Aufgabenstellungen
werden auch Themen
in näherer Zukunft sein. Die weitere Verbesserung
einer „intelligenten“ Sensortechnik
für Wärmebehandlungsprozesse,
die direkt als Parameter bzw. Zielgröße
über die Bauteileigenschaften Auskunft
geben, ist eine Tendenz für die Zukunft
und Forschungsgegenstand. Die Verbesserung
der allgemeinen Werkstoffund
Bauteileigenschaften, als auch die
Integration in die Fertigungskette, d. h.
„One Piece Flow“ und ganzheitliche Optimierung,
werden neben der weiteren
Verbesserung der Energieeffizienz der
Prozesse auch in Zukunft Haupttätigkeitsfelder
der AWT sein.
242 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Interview
HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
Moderne Anwendungen, wie z. B. die
der Windkrafttechnik, wo Bauteileigenschaften
mit besonderen Anforderungen
gefragt sind, werden uns auch in
der Zukunft ausreichenden Forschungsund
Entwicklungsinhalt liefern. Betrachtet
man einmal die Dimensionen und geforderten
Übertragungsleistungen für
die zukünftigen Getriebegenerationen
in der Windkrafttechnik, so spielen eben
Fragen wie Hochtemperaturaufkohlung
mit allen Vor- und Nachteilen für die
Bauteileigenschaften oder das Plasmanitrieren
von Hohlrädern eine weiter gesteigerte
Rolle.
Die Optimierung der Energieeffizienz
und ressourcenschonender Prozesse sind
weitere Aufgaben, denen sich die Betriebe
stellen werden und die wir auch
in der AWT in den Fachausschüssen bearbeiten.
Die Integration der Wärmebehandlung
in die Fertigung unter dem
Aspekt des „One Piece Flow“ mit allen
Vor- und Nachteilen in den Abläufen und
Kosten wird derzeit und in der näheren
Zukunft ein weiteres interessantes Betätigungsfeld
sein. Auch wird sich unsere
„metallgeprägte“ Branche verstärkt mit
Werkstoffen aus den Bereichen Kunststoff-
und Keramik beschäftigen, die
z. B. in sogenannten „Sandwichbauteilen“
eingesetzt werden.
ewi: Nach der Zeit der schweren Krise
scheint es jetzt deutlich aufwärts zu gehen.
Jüngste konjunkturelle Umfragen
prognostizieren einen Auftragseingang
im deutschen Maschinen- und Anlagenbau
von +20 % gegenüber 2010. Wie ist
die Stimmung speziell in dieser Branche?
Merken Sie bereits positive Auswirkungen
auf das diesjährige HK?
Irretier: Derzeit sind in den meisten Betrieben
die Auftrags- und Umsatzzahlen
wie vor der Krise wieder erreicht. Der
Maschinen- und Anlagenbau boomt,
so dass z. B. die Auslieferung von großen
Industrieofenanlagen nicht selten
ein Jahr und länger dauert. Keine Verschnaufspause
und Überstunden vor
der Krise und eben auch aktuell. Wenn
uns nicht wieder die Börsen und Finanzmärkte
dieser Welt „einen Strich durch
die Rechnung machen“, dann sollten
wir auch in den kommenden Jahren in
Deutschland von prall gefüllten Auftragsbüchern
ausgehen dürfen. Aktuelle
Zahlen hierzu liefert übrigens der Industrieverband
Härtetechnik IHT und der
VDMA, Bereich Thermoprozesstechnik,
mit deren entsprechenden Erhebungen
und Marktanalysen. Übertragen auf das
Härterei-Kolloquium sind wir guter Dinge
und gehen von weiter gesteigerten
Teilnehmerzahlen aus!
ewi: Zum Thema Energieeffizienz hört
und liest man viel. Ist dieses Thema in
der Branche nach wie vor noch so akut?
Irretier: Auf jeden Fall. In Zeiten schlechterer
Auftragslage hat man sich, weil die
Betriebe eben auch „Zeit“ hatten, mit
diesem Thema sehr intensiv beschäftigt.
Die Anzahl der Veröffentlichungen und
Fachveranstaltungen sprechen für sich.
Ihr Haus (Vulkan Verlag GmbH) hat hier
ja maßgeblich mitgewirkt, Seminare veranstaltet
und komplette Buchbände veröffentlicht.
In den letzten Jahren hat das Thema der
Energieeffizienz in nahezu allen Bereichen
der Produktion Einzug gehalten.
Zukünftig wird insbesondere, auch Aufgrund
der gesetzlichen nationalen und
internationalen Bestimmungen, gerade
in der Wärmebehandlung und im Industrieofenbau
mit einem zunehmenden
Handeln nach energieeffizienten Anlagen
und Verfahren zu rechnen sein.
Wenn man betrachtet, dass in den letzten
30 Jahren der weltweite Verbrauch
an Rohstoffen zur Primärenergiegewinnung
um etwa 70 % gestiegen und bis
zum Jahr 2030 – gegenüber 2006 – mit
einem weiteren Anstieg des weltweiten
Primärenergieverbrauchs um 45 %
zu rechnen ist, dann sind wir hier alle
gefordert. Die Ziele sind ja bereits definiert
– bis 2020 soll eine Reduzierung
der Treibhausgase um 40 % erzielt werden,
was eine Steigerung der Energieeffizienz
um etwa 3 % jährlich erforderlich
macht. Derzeit liegt die jährliche Steigerung
der Energieeffizienz aber noch bei
unter 2 %.
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
243

HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
Dr.-Ing. Olaf Irretier
Dr.-Ing. Olaf Irretier studierte Produktionstechnik
mit dem Schwerpunkt Werkstofftechnik
an der Bremer Universität und promovierte
1996 im Institut für Werkstofftechnik
IWT. Nach leitenden Tätigkeiten bei der
Nabertherm GmbH, GERO Hochtemperaturöfen
GmbH und Ipsen International GmbH
gründete er 2008 die Industrieberatung für
Wärme behandlungstechnik IBW Dr. Irretier
(www.ibw-irretier.de).
IBW Dr. Irretier ist ein Beratungsunternehmen
im Bereich Wärmebehandlung, Industrieöfen,
Kühlwassersysteme und Härtereizubehör und
Vertretung und Partner in einer Reihe von Unternehmen
der Wärmebehandlungsbranche und des Industrieofenbaus, wie
u. a. Aichelin, Safed, EMA, ECM, Rübig, David & Baader, Thermconcept, BSN,
Annen Verfahrenstechnik, RopReti und FAI-FTC.
IBW Dr. Irretier plant und liefert mit den Herstellern die geeigneten Öfen und
Anlagen bis zur kompletten Härterei, d. h. Wärmebehandlungsanlagen und Industrieöfen,
Reinigungsanlagen, Gasgeneratoren, Kühlwassersysteme, Härtereizubehör
wie u. a. Chargiergestelle und -körbe, Drahtgewebe und Mantelrohre.
Des Weiteren berät es Unternehmen in Fragen der Optimierung energie- und
ressourceneffizienter Nutzung.
Die europäische Gesetzgebung handelt
derzeit, um die Effizienz der energieintensiven
Wärmebehandlungs- und Stahlwerksprozesse
weiter zu steigern. Für
die Zukunft hat die EU mit dem EU-Energie-
und Klimapaket weitere Ziele, u. a.
die Steigerung der Energieeffizienz um
20 %, die Reduzierung der Treibhausemissionen
um 20 % und die generelle
Förderung erneuerbarer Energien, festgelegt.
Mit dem „New-Approach-Ansatz“
der EU, d. h. EU-Harmonisierung,
CE-Kennzeichnung, Konformitätsbewertung,
dürfen dann nur noch Produkte in
den Handel gebracht werden, die dieser
Richtlinie entsprechen. Derzeit erarbeitet
die EU-Kommission für den Bereich der
Industrieöfen auch eine entsprechende
Studie und geg. daraus folgende Richtlinie,
die auch die Definition und Festlegung
eines Wirkungsgrads für Industrieöfen
beinhaltet. So betrachtet leistet im
Endeffekt auch die „Wärmebehandlung
einen Beitrag zur effizienten Energienutzung
und Ressourcenschonung“.
ewi: Welche Maßnahmen sind denn in
der Wärmebehandlung bzw. im Industrieofenbau
besonders effizient?
Irretier: Wenn man betrachtet, dass
etwa 40 % der industriell genutzten
Energie für Thermoprozessanlagen und
Industrieöfen verbraucht wird, was einem
Kostenvolumen von etwa 30 Mrd.
Euro entspricht, dann kann man sich vorstellen,
dass eine Vielzahl von möglichen
Maßnahmen zur Energie- und Ressourcenschonung
in unserer Branche gibt.
Der Energieverbrauch einer modernen
Industrieofenanlage ist gegenüber einer
„alten“ Anlagen um etwa 30 % geringer.
Heutzutage werden in Europa nahezu
keine neuen Anlagen in Betrieb genommen,
die nicht hinsichtlich Ofenisolierung,
Beheizungssysteme, Abwärmenutzung,
Stromverbrauch oder auch der
„integrierten“ Nutzung im thermischen
Prozess energetisch optimiert sind. Eine
moderne Ofenanlage spart gegenüber
„Älteren“ etwa 20 % im Bereich der
Wandisolierung, 75 % im Bereich der
Abgase und etwa 60 % im Bereich der
Schutzgase.
Die „anspruchsvolle“ Aufgabe besteht
aber darin, prozessübergreifende Stoffund
Energieflüsse zu erfassen, zu bilanzieren
und die technischen und vor allem
auch kaufmännischen Möglichkeiten der
Energieeinsparung durch eben Verkürzung
von Prozesszeiten, Energiespeicherung,
Abwärmenutzung oder Energierückgewinnung
zu nutzen. Dabei gilt es
in der Härtereitechnik nicht nur die Wärme-,
sondern auch die Kühlprozesse zu
verstehen. Hier gilt es die Potentiale aus
Wärmebehandlung, Ofenbau, Beheizungs-
und Kühltechnik systemgrenzenübergreifend
zu erkennen und zu nutzen.
Möglichkeiten gibt es also genug!
ewi: Herr Dr. Irretier, wir bedanken uns
für dieses Gespräch.
244 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Thyristor-Leistungssteller der nächsten Generation
Pünktlich zum 50. Geburtstag
der Thyristor-Leistungssteller
bringt die AEG Power Solutions
eine neue Gerätegeneration
auf den Markt, die zahlreiche
neue Leistungsmerkmale
beinhaltet und neue
Maßstäbe setzt. Die neue
Geräteserie Thyro‐AX unterstützt
Spannungen von 24 V
bis 600 V und bietet das einzigartige
Produktspektrum
von 16 A bis 1.500 A, verfügbar
als ein-, zwei- und dreiphasige
Geräte.
Mit der Anschlusstechnik Flex-
Connect lassen sich die Steller
völlig frei von unten und/
oder oben anschließen. Eine
Prämiere feiert außerdem das
vollgrafikfähige Touch-Display,
welches zum ersten Mal
überhaupt von einem Hersteller
in einem Leistungssteller
verbaut wurde und eine hochgradig
intuitive Bedienung der
Geräte gestattet. In Bezug
auf die Handhabund des Leistungsstellers,
insbesondere bei
Visualisierung und Parametrierung,
ergeben sich somit völlig
neue Möglichkeiten. So werden
etwa Soll- und Ist-Werte
sowie Betriebszustände usw.
im Klartext angezeigt, Betriebszustände
darüber hinaus
über eine wechselnde Hintergrundbeleuchtung
signalisiert.
Zu den Standardschnittstellen
gehören sowohl Ethernet
als auch eine USB-2.0-Schnittstelle,
über die der Steller
auch im nicht angeschlossenen
Zustand parametriert
werden kann.
Alternativ kann die Parametrierung/Visualisierung
auch browserorientiert
über den integrierten
Web-Server vorgenommen
werden. In
Punkto Kommunikationsfähigkeit
und Zusammenspiel
mit übergeordneten
Steuerungen in
der Prozess- und Automatisierungswelt
stehen
neben den traditionellen
Feldbussen, wie z. B. DeviceNet,
Modbus RTU, Profibus
und CANOpen außerdem
optionale Busmodule für die
TCP/IP basierte Kommunikation,
wie z. B. Profinet, Modbus
TCP und Ethernet IP, zur
Verfügung. Ein weiteres wichtiges
und kennzeichnendes
Merkmal der neuen Generation
ist der Einsatz intelligenter
und fortschrittlichster Technologien
zur Reduzierung von
Netzrückwirkungen und die
eingangsseitige Netzlastoptimierung
zur Kostensenkung,
Energieeinsparung und damit
CO 2 -Emissionsreduzierung im
laufenden Betrieb.
AEG Power Solutions GmbH
www.aegps.com
Foyer OG / Stand 10
Perfekte Integration der Wärmebehandlung in
den OPF-Fertigungsfluss
Die neueste Entwicklung in
der Anlagentechnik von ALD
Vacuum Technologies GmbH
ist die Wärmebehandlungsanlage
SyncroTherm ® . Mit ihr
kann das Einsatzhärten von
Zahnradkomponenten
und anderen
Bauteilen
jetzt vollständig
in den One-
Piece-Flow-Fertigungsprozess
integriert
werden.
Dadurch wird
eine optimale
Synchronisation
mit den Zerspanungsmaschinen
in einer Fertigungslinie
erreicht.
Die „One-Piece-
Flow“-Wärmebehandlung
wird durch eine
drastische Prozesszeitverkürzung
ermöglicht.
Diese basiert auf
einer Hochtemperatur-Niederdruckaufkohlung
mit anschließender Gasabschreckung
und wird durch
die einlagige Chargierung der
Zahnradkomponenten und
intensiver Strahlungswärme
erreicht. Aufkohlung erfolgt
im Hochtemperaturbereich
von ca. 1.050 °C, um eine
hohe Kohlenstoffaufnahme
und eine beschleunigte Diffusion
zu erzielen. Im letzten
Prozessabschnitt werden
die Bauteile verzugsarm im
trockenen Gasstrom gehärtet.
Für eine typische Einsatzhärtetiefe
von 0,65 mm beträgt
die Prozesszeit 40 min
statt üblicherweise 180 min,
was einer Verkürzung um
mehr als 75 % entspricht.
Produktvorschau
Durch den Einsatz mikrolegierter
Stähle wird ein schädliches
Kornwachstum während
des Hochtemperaturprozesses
zuverlässig vermieden.
Die Gesamtanlage einschließlich
Peripherie besitzt kompakte
Abmessungen und lässt
sich direkt in die Getriebefertigungslinie
zwischen Weichund
Hartbearbeitungsmaschinen
integrieren. Ein Prototyp
der Anlage steht im Wärmebehandlungstechnikum
von
ALD zur Bemusterung von
Kundenbauteilen bereit.
ALD Vacuum Technologies GmbH
www.ald-vt.de
Halle 9 / Stand 936
Komplexe Anforderungen an
Induktionshärtemaschinen werden realisiert
Im Geschäftsbereich Hardening
Machinery and Equipment
wurde für die rasche und
individuelle Bedienung selbst
komplexester Anforderungen
an Induktionshärtemaschinen
für Kurbelwellen ein flexibles
Modulsystem speziell für die
Bearbeitung von Groß- und
Automobilkurbelwellen entwickelt.
Mit diesem Gesamtkonzept
ist ALFING Hardening in
der Lage, selbst sehr individuelle
und neuartige Kundenanforderungen
innerhalb kurzer
Zeit zu realisieren. Dazu werden
bewährte, praxiserprobte
Funktionsmodule mit den ggf.
HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
245

HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
Produktvorschau
notwendigen kundenspezifischen
Ergänzungsentwicklungen
kombiniert. Das Ergebnis
ist eine präzise auf den Einsatzzweck
abgestimmte Härteanlage.
Ein besonderes Augenmerk
wurde bei der Entwicklung
des Modulsystems auf hohen
Kundennutzen gelegt.
Dies umfasst u. a. die Optimierung
der Gesamteffizienz
der Maschine, geringstmöglichen
Platzbedarf, einfache
und flexibel auf kundenspezifische
Gegebenheiten
anzupassende Integration in
Handhabungssysteme, optimale
Zugänglichkeit zu allen
bedien- und wartungsrelevanten
Komponenten, exzellente
Bedien-Ergonomie – und dies
alles zu einem sehr attraktiven
Preisgefüge. Der Erfolg
sowohl dieses modularen Maschinenkonzepts,
mit dem die
ALFING-Produktlinien COM-
PACT, FLEX, FAST und BAZ
KW600 realisiert werden, als
auch die Positionierung als
„Systempartner unserer Kunden“
schlägt sich in Aufträgen
von renommierten Komponenten-
und Fahrzeugherstellern
nieder.
Alfing Kessler GmbH
www.alfing.de
Halle 2 / Stand 205
Ofentechnik für unterschiedliche Anforderungen
ELINO Industrie-Ofenbau
GmbH konzipiert, konstruiert
und fertigt Drehrohröfen und
Trommelöfen für eine Vielzahl
von Industrieanwendungen.
Drehrohröfen sind grundsätzlich
mit Brennern ausgestattet.
Der Brenner dient dem Energieeintrag
und brennt direkt in
das mit einer Innenisolierung
ausgestattete Prozessrohr.
Trommelöfen werden grundsätzlich
indirekt beheizt. Bei
diesen Anlagen besteht der
Prozessraum aus einem hitzebeständigen
metallischen
oder keramischen Rohr. Der
Energieeintrag erfolgt indirekt
von außen über die Rohrwand
in das Produkt. Auf Grund der
indirekten Erwärmung besteht
eine Atmosphärentrennung
zwischen Heizraum und
Prozessraum und erlaubt eine
sauerstofffreie Atmosphäre
für das Produkt. Trommelöfen
können wahlweise mit
einer elektrischen Beheizung
oder mit Gasbrennern beheizt
werden. Je nach Prozessbedingungen
können Wärmebehandlungen
bis zu 2.200 °C
durchgeführt werden. Produktspezifische
Einbauten innerhalb
des Prozessraums optimieren
die thermischen und
chemischen Vorgänge innerhalb
der Anlage. Auf Grund
des einfachen Produkttransportes
erfüllen diese Anlagen
die Anforderungen vieler
Anwendungen in der chemischen
und pulverproduzierenden
Industrie.
ELINO bietet eine Vielzahl
von Anlagen für oxidierende
und reduzierende Atmosphären.
Kalzinieren, Vorreduzieren,
Reduzieren und Carburieren
von Metallpulvern im
Trommelofen werden, bei Bedarf,
als Komplett-System ausgeführt.
Pyrolyse-, Syntheseund
Vergasungsanlagen kommen
im Bereich von alternativen
Energien zum Einsatz. Auf
Basis der in der Technikumsanlage
ermittelten Prozessparameter
kann ELINO ein Upscaling
für Industrieanlagen
durchführen.
ELINO INDUSTRIE-OFENBAU
GmbH
www.elino.de
Halle 3 / Stand 326
Neuer Regler nanodac startet in Phase 3
Invensys Eurotherm hat sein
umfangreiches Know-how
im Bereich sicherer Aufzeichnungs-
und präziser PID-Regeltechnik
im Kompaktgerät
„nanodac“ optimiert. Zusätzlich
zu den Grundfunktionen
und den Erweiterungen
in Phase 2 wurde in Phase
3 nun ein weiterer wichtiger
Kundenwunsch erfüllt: Ein
umfangreicher Programmgeber,
der
mit 100 Programmen
mit je 25 Segmenten
ein weites
Feld von Anforderungen
im Bereich
Wärmebehandlung,
Sterilisation,
Desinfektion,
Milchverarbeitung
etc. abdeckt. Für
Applikationen mit
größeren Anforderungen
an die Programmanzahl
können
je 100 weitere Programme
auf einen USB-Stick und
über einen FTP Server geladen
werden. Um die Übersicht
zu behalten, können alle
Programme mit Namen versehen
werden. Auch bietet eine
„Ampel-“Anzeige Informationen
über den Programmstatus
und ein Bargraf macht den
Programmfortschritt deutlich.
Zusätzlich bietet der nanodac
Modbus TCP/IP Master weitere
Funktionen wie zwei Slaves,
30 Datenpunkte, Kaskadenregelblock
und eine abwaschbare
Front.
Der Schreiber/Regler nanodac
bietet die ultimative Aufzeichnungs-
und PID-Regeltechnik
für ein Gerät dieser
Größe. Das kompakte ¼-DIN-
Format bietet vier hochpräzise
Universaleingänge für sichere
Datenaufzeichnung und präzise
PID-Regelung. Dank seines
¼-VGA-Farbdisplays mit kristallklarer
Anzeige ist der nanodac
die perfekte Schnittstelle
zwischen dem Bediener und
der Anlage. Durch die geringen
Abmessungen ist der nanodac
ideal für kleine Maschinen
oder Prozesse, bei denen
diese kombinierte Funktionalität
aus Platz- oder Kostengründen
bisher nicht machbar
war. Der beachtliche 50-MB-
Flash-Datenspeicher kann über
den USB-Port mit einem abnehmbaren
USB-Speicher-
246 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

stick um mindestens weitere
8 GB Speicherplatz ergänzt
werden. Über Ethernet können
Dateien auf einen FTP-
Server geladen werden, wodurch
sich eine praktisch grenzenlose
Speicherkapazität ergibt.
Trotz der geringen Größe
werden keinerlei Abstriche bei
der Datensicherheit gemacht,
denn das Gerät unterstützt sowohl
sichere, binäre als auch
offene CSV-Datenformate.
Das Produkt umfasst außerdem
zwei unabhängige Regelkreise
mit dem hochmodernen
Eurotherm-PID-Algorithmus
und einer der besten Selbstoptimierungsfunktionen.
Der Algorithmus
maximiert die Produktivität
von Prozessen und
bietet die Möglichkeit, Überschwingen
zu verhindern und
Stromschwankungen auszugleichen.
Die nanodac-Eingangskreise
zeichnen sich
durch hohe Messgenauigkeit
(besser als 0,1 % des Messwerts)
und Störunanfälligkeit
aus. Das Gerät erfüllt strengste
Messwertstandards (einschließlich
Nadcap), die die
Grundlage für präzise Regelund
Aufzeichnungsfunktionen
sind. Das kristallklare Display
und die zahlreichen grafischen
Anzeigeoptionen des Geräts
sorgen dafür, dass der Bediener
alle Prozessinformationen
problemlos ansehen kann. Für
weitere Benutzerfreundlichkeit
sorgen die Konfigurationsmenüs
am Frontdisplay mit
Konfigurationsassistenten und
weitere Softwareprogramme
zur Konfiguration und Datenbearbeitung.
Eurotherm Deutschland GmbH
www.eurotherm.de
Halle 1 / Stand 173
Produktvorschau
Wirtschaftlich chargieren bei über 1.100 °C
Das neue CFC-Hybridsystem
aus CFC und Keramik
von GTD Graphit Technologie
kombiniert die besonderen
Eigenschaften von CFC
und Keramik in der Wärmebehandlung
für optimale Ergebnisse
bei Temperaturen über
1.100 °C. Diese Kombination
berücksichtigt vor allem die
unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten
dieser beiden
Werkstoffe im Hochtemperaturbereich
und bringt ihre
unterschiedlichen Eigenschaften
in einem System konstruktiv
in Einklang.
Das zum Patent angemeldete
CFC-Hybridsystem mit der
Trapez-Führung der Keramik
ermöglicht eine Anbringung
an einer Seitenwand, ohne
das die Keramik herausfallen
kann. Das bedeutet, dass
auch Teile aufrecht chargiert
werden können, die sich an
der Wand abstützen, wie beispielsweise
Turbinenflügel mit
unterschiedlichen Schwerpunkten.
Alle Chargiersysteme
werden gemeinsam mit
dem Kunden auf seine besonderen
Anforderungen hin
speziell entwickelt. GTD bietet
dementsprechend jeweils
die beste Lösung in Bezug auf
den Preis des Systems, das optimale
Handling sowie die Integration
in die Produktionsabläufe.
Die Vorteile des CFC-Hybridsystems
auf einen Blick:
• absolute Verzugsfreiheit
• leichte Bauweise für besseres
Handling
HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
Prozessenergie von HÜTTINGER:
Strom nach Maß, präzise Erwärmung nach Wunsch
Faszination Prozessleistungselektronik
für Ihren Erwärmungsprozess
Mit Induktionserwärmung von HÜTTINGER. Unsere Generatoren erzeugen präzise und exakt die notwendige Energie
und bieten deshalb die idealen Lösungen für induktive Erwärmungsprozesse. Seien es klassische Anwendungen wie
Härten, Schweißen, Glühen oder Hightech-Prozesse wie Kristallziehen nach dem Czochralski-Verfahren oder Zonenziehen.
Unsere jahrzehntelange Erfahrung und unser Know-how helfen Ihren Erwärmungsprozess schneller, sicherer
und rentabler zu gestalten. www.huettinger.com
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
247

HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
Produktvorschau
• Kostensenkung durch hervorragende
Energiebilanz
• automatisches Be- und Entladen
möglich
• schnelle Produktionszyklen
für hohe Wirtschaftlichkeit
• lange Lebensdauer und sichere
Prozesse
• dauerhafter Schutz vor
Kontaktreaktionen/Aufkohlen
• optimierte Teilequalität.
GTD Graphit Technologie GmbH
www.gtd-graphit.de
Halle 1 / Stand 150
duktpalette beinhaltet ferner
Abschreckmittel, Isoliermittel
gegen Aufkohlung und Aufkohlungsflüssigkeiten.
Ein
weiterer Bereich der Fertigungsmöglichkeiten
bezieht
sich auf Stahlkonstruktionen
und den Apparatebau.
Industrieofen- und Härtereizubehör
GmbH
www.ihu.de
Halle 9 / Stand 932
Erweiterung des Korrosionsschutzportfolios
Die Firmengruppe BURGDORF
GmbH befasst sich seit mehr
als 60 Jahren ausschließlich
mit der Entwicklung und dem
Vertrieb von Hochleistungs-
Abschreckölen, Polymer-Abschreckkonzentraten,
Korrosionsschutzmitteln,
Industriereinigern
und Härteschutzmitteln
für Produktions- und Lohnhärtereien.
Der Schwerpunkt der
sind das geruchsarme, mit
hoher Ergiebigkeit versehene
Dewatering-Fluid SERVI-
TOL 2404, das lösemittelfreie
Korrosionsschutzöl SERVITOL
4310 für die Zwischenlagerung
und das SERVITOL 4610
für die Langzeit- und Trans-
Unternehmensverbund zum Vertrieb von Glühund
Härteofenanlagen
Der Unternehmensverbund
der Industrieofen- und Härtereizubehör
GmbH Unna (IHU)
befasst sich mit der Herstellung
und dem Vertrieb von
Glüh- und Härteofenanlagen
sowie deren Zubehör und Ersatzteile
sämtlicher Ofenfabrikate.
Ebenfalls führt der Unternehmensverbund
Wartungen
und Reperaturen an diesen
Anlagen durch. Die Pro-
Tätigkeit liegt auf der anwendungs-
und verfahrenstechnischen
Beratung sowie dem
After-Sales-Service.
Mit der Erweiterung des Korrosionsschutzportfolios
wird
das Produktprogramm abgerundet.
Neuentwicklungen
port-Konservierung. Diese
Neuentwicklungen heben sich
durch einen niedrigen spezifischen
Verbrauch und die modernen,
den Anforderungen
des Arbeits- und Umweltschutzes
gerecht werdenden
Produktkonzeptionen hervor.
BURGDORF GmbH & Co. KG
www.burgdorf-kg.de
Halle 9 / Stand 938
Neues Recycling-System für Prozessgase bei
Wärmebehandlungen
Die Kosten für Prozessgas und
die vermeidbaren Emissionen
beim Einsatzhärten von metallischen
Teilen verringern
sich bis zu Faktor 10, sobald
nach dem neuen, patentierten
HybridCarb-Verfahren zur
Gasaufkohlung von Ipsen vorgegangen
wird. Für Härtereien
ergibt das eine jährliche Ersparnis
von bis zu 25.000 Euro
pro Ofen allein durch den signifikant
geringeren Gasverbrauch.
Ipsen arbeitet zudem
248 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

an Plänen, HybridCarb im
Nachrüst-Kit für bereits bestehende
Öfen anzubieten.
Im Härterei-Alltag werden
zum Aufkohlen große Mengen
Kohlenwasserstoffhaltiger
Gase (etwa Erdgas) durch die
bis zu 1.000 °C heiße Ofenkammer
geführt. Der gasgebundene
Kohlenstoff diffundiert
hierbei in die Oberfläche
der Werkstücke und bietet so
die Basis für gute Oberflächenhärte.
Allerdings brennt die gesamte
Gasmenge jeweils nach
kurzer Verweildauer außerhalb
des Ofens kontrolliert ab und
wird dadurch nach kurzer Zeit
nutzlos. Der Durchsatz variiert
hierbei je nach Ofengröße
ab etwa 16 m 3 /h. Jeweils nur
sehr geringe Mengen des im
Gas enthaltenen Kohlenstoffs
werden dabei zur Steigerung
der Oberflächenhärte verwendet.
Der überwiegende Anteil
von rund 97 % verbrennt ungenutzt.
Der Wirkungsgrad
des Verfahrens liegt mithin bei
etwa 2 bis 3 %.
Ipsen International hat nun
eine Möglichkeit entwickelt,
diesen Wirkungsgrad radikal
zu verbessern: HybridCarb
heißt das neue Verfahren,
bei dem Ipsen nunmehr beinahe
die gesamte Gasmenge
aus dem Ofen zum Recycling
auf hoher Wertstufe durch
eine Aufbereitungskammer
führt, anstatt sie abzufackeln.
Nach dem patentierten Ipsen-Prinzip
wird die Gasmischung
nunmehr mittels Zusatzgas
in einem geschützten
Hybrid-Verfahren angereichert
und zurück in den Ofen
geführt. Das Prinzip ist dabei
entfernt vergleichbar mit
dem geschlossenen Kreislauf
einer Zentralheizung, bei der
ja auch nicht das Heizwasser
nach jedem Durchlauf durch
die Heizkörper weggeschüttet
wird. Der gesamte Prozess im
Härterei-Ofen ist, mit Rücksicht
auf eine gute und exakt
reproduzierbare Qualität der
Aufkohlung, mittels der Ipsen-typischen
Systemkontrolle
recht einfach zu steuern. Insgesamt
steigt der Wirkungsgrad
der Kohlenstoffübertragung
und damit die Kohlenstoffausnutzung
messbar an:
Von ehemals zwei Prozent auf
bis zu 30 % schnellt der System-Wirkungsgrad
mittels HybridCarb-System
in die Höhe.
Die verbrauchte Prozessgasmenge
– und damit natürlich
auch die Kosten – sinken um
den Faktor 10 bis 15. Das bedeutet,
dass von einem Jahresumsatz
für einen typischen
Ofen von etwa 65 t Erdgas
nach einer Reduzierung um
ca. 58 t pro Jahr nur noch 5
bis 10 % übrigbleiben, mithin
rund 7 t überigblieben. Allein
für die Gasaufkohlung errechnet
sich daraus mittels HybridCarb-Verfahren
eine jährliche
Kostenersparnis von bis
zu 25.000 Euro pro Ofen. Zugleich
bedeutet die reduzierte
Nutzung von Rohstoffen
natürlich einen guten Zug zu
zeitgemäß schonendem Umgang
mit Ressourcen.
Ipsen International GmbH
www.ipsen.de
Halle 9 / Stand 917
tionen ermöglichen universellen
Einsatz:
• Inconelmuffel für eine maximale
Betriebstemperatur
bis 1.200 °C
• 3-Zonen-Regelung
• Begasungseinrichtung,
Abfackelvorrichtung und
Flammüberwachung
Produktvorschau
• Sicherheitspaket
• Gasumwälzung
• Schnellkühlung
• Gasrückkühlung
• Vakuum bis 10 –5 mbar bei
bis zu 1.000 °C.
Linn High Therm GmbH
www.linn.de
Foyer OG / Stand 22
Neuester Pyrometer bietet höhere Genauigkeit
unter harten Einsatzbedingungen
Das neueste Temperaturmessgerät
von LumaSense Technologies
ist ein digitales Quotientenpyrometer,
das Hersteller
aus der Industrie in die Lage
versetzt, ihre Produktqualität
und Erträge durch eine präzisere
Messung von Extremtemperaturen
auch unter den härtesten
Bedingungen zu optimieren.
Das ISR 6 Advanced ist ein
Pyrometer zur berührungslosen
Temperaturmessung, das
dem Nutzer eine bessere Kontrolle
seiner Prozesse ermöglicht
und ideal für den Einsatz
in der Stahl- und Metall-, Silizium-,
Glas- und Zementherstellung
geeignet ist. Der Sensor
ist für Messbereiche zwischen
600 und 3.000 °C konzipiert.
Hierdurch ist das Gerät
besonders gut für Anwendungen
geeignet, die eine präzise
Temperaturmessung bei
sehr hohen Temperaturen erfordern,
wie es zum Beispiel
beim Induktionserwärmen,
Glühen, Schweißen, Schmieden,
Schmelzen, Sintern oder
Züchten von Kristallen der
Fall ist. Zu den weiteren wesentlichen
Merkmalen zählen
eine Messfeldgröße von bis zu
0,7 mm, eine Erfassungszeit
von weniger als 2 ms sowie
die 2-Farben-Methode bei
der zwei benachbarte Wellenlängen
für die Temperaturmessung
verwendet werden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen
Pyrometern sind Temperaturmessungen
mit dem
HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
Schutzgaskammeröfen mit Vakuum
Die Schutzgaskammeröfen stücken unter Schutzgas, verzunderungsfreies
sind mit gasdichter Muffel für
Behandeln
Wärmebehandlungsprozesse
bis 1.050 °C unter Schutzgasatmosphäre
von empfindlichen Stahlqualitäten,
Entbindern und Sin-
geeignet. Ein tern von Werkstoffen, Oxida-
Nutzraum von 25 bis 480 l tion oder Reduktion von Bauteiloberflächen
oder nach Kundenwunsch
und viele wei-
sind variabel. Zum Beispiel Löten
und Anlassen von Werktere
Anwendungsfälle unter
Schutzgas. Umfangreiche Op-
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
249

HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
Produktvorschau
Nitrieröfen mit KGN Technologie
Für die europäische Extrusionsindustrie
bietet Nakal elektrische
Öfen für die thermochemische
Behandlung an,
speziell erstellt für das Nitrieren
der Extrusionsstanzen und
Stanzstähle mit dem Ziel, die
Qualität zu verbessern, Kosten
zu reduzieren und die Geschwindigkeit
der Wärmebehandlung
dieser Teile zu erhöhen.
Der Hauptvorteil der Nitrieröfen
ist die neue, in Russland,
als auch in Deutschland,
Kanada und USA patentierte
Technologie des katalytischen
Gasnitrierens (KGN).
Die KGN Technologie ist eine
einfache und praxiserprobte
Mehrzweckmethode der ther-
ISR 6 Advanced in weiten Bereichen
emissionsgradunabhängig
und unempfindlich gegen
verschmutzte Sichtfenster
oder Staub im Messstrahl. Außerdem
wird die Produktionsqualität
verbessert, indem das
Risiko falscher Testergebnisse
durch die Fähigkeit, sehr geringe
Signalstärken automatisch
zu erkennen, minimiert
wird. Falls erforderlich kann
das Pyrometer auch im 1-Kanalmodus
betrieben und wie
ein konventionelles Pyrometer
verwendet werden.
LumaSense Technologies Inc.
www.lumasenseinc.com
Halle 3 / Stand 334
mochemischen Behandlung
bei niedrigen Temperaturen
der Maschinen- und Werkzeugteile,
die verbesserte und
stabile Qualitäten der behandelten
Teile als auch niedrigere
Arbeitskosten ermöglicht.
Der Nitrierprozess wird automatisch
von NPCS-Steuerung
überwacht, es ist kein Bedienpersonal
für den Prozess erforderlich.
Die Verwendung
der KGN Technologie in Nitrieröfen
erlaubt:
• die Prozesszeit mindestens
um das Doppelte zu reduzieren
• die neue Qualität der Nitrierschicht
zu verbessern
• die Gebrauchsdauer der
behandelten Teile wesentlich
zu erhöhen.
JSC Nakal – Industrial furnaces
www.nakal.ru
Halle 1 / Stand 132
Vakuum-Kammeröfen mit Molybdänheizansatz
Die gängigen Einsatzgebiete
des Einkammer-Vakuumofens,
sind das Glühen, Härten, Anlassen
und auch Löten von
Bauteilen aus verschiedensten
Stahlwerkstoffen. In der Regel
werden für diese und ähnliche
Aufgabenstellungen wassergekühlte
Einkammer-Vakuumöfen
mit graphitfilzisolierter
Heizkammer-Ausführung mit
eckigem oder rundem Aufbau
eingesetzt. Für das martensitische
Härten von Bauteilen
diversester Stahlqualitäten
sind diese Systeme zumeist
mit mechanischen Drehschieber-
und Wälzkolbenpumpen
ausgestattet. Die erzeugte
Feinvakuumatmosphäre realisiert
das typisch metallisch
blanke Wärmebehandlungsergebnis.
An Vakuumanlagen,
die zum Löten mit Nickelbasisloten
in Hochvakuumatmosphäre
eingesetzt werden, ist
üblicherweise noch eine zusätzliche
Öldiffusionspumpe
installiert.
Die in vielen Spezialbereichen
ständig steigenden Anforderungen
an Werkstoffe und
deren breitem Spektrum an
spezifischen Wärmbehandlungs-
bzw. Fügeprozessen
haben entsprechend höhere,
differenzierte Ansprüche
an die Ofentechnik. Eine Basis
für die geforderte Ofenatmosphäre
bei z. B. Glühprozessen
von Sonder-Titanlegierungen
oder dem Löten
von Diamant-Werkstoffen
im 10 –6 -mbar-Bereich
bieten Ganzmetall-Vakuumkammeröfen.
Die Ofenheizkammer
ist hier mit mehrlagigen
Molybdän- und Edelstahlschildern
isoliert, anstatt
mit Graphit material. Zur Evakuierung
auf die geforderten
niedrigsten Hochvakuum-Bereiche
werden unter anderem
trockenlaufende mechanische
Vorpumpen sowie Turbomolekularpumpen
oder Cryopumpen
eingesetzt.
Schmetz GmbH
www.schmetz.de
Halle 9 / Stand 923
IONIT OX – Die Kombi-Behandlung für die
Hydraulikindustrie
Hydraulische Bauteile werden
vielseitig eingesetzt. Eine besondere
Anforderung liegt
dabei in ihrer Korrosionsbeständigkeit
in flüssigen Medien
oder der Vermeidung von
Kontaktkorrosion bei Metallen.
Die patentierte Plasma-
Kombibehandlung IONIT OX
der Sulzer Metaplas GmbH
250 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

ietet eine gute Lösung. Die
bei diesem Verfahren gebildete
Oxidschicht zeigt einen
ausgezeichneten Korrosionsschutz
in der Umgebung aggressiver
Medien wie Ölen,
Schmierstoffen, Biokraftstoffen
oder Salzwasser. Gleichzeitig
verhindert die hohe Passivität
der mit IONIT OX behandelten
Oberflächen Kontaktkorrosion
mit anderen
Metallen – auch Bunt- und
Leichtmetallen. So stellt dieses
nachhaltig umweltfreundliche
Verfahren eine optimale Alternative
zu verchromten Bauteilen
dar. Weder bei der Erzeugung
der Schichten noch bei
der Entsorgung fallen umweltgefährdende
Stoffe an.
Der IONIT-OX-Prozess ist eine
Kombination aus den thermochemischen
Verfahren Gasnitrocarburieren,
Plasmanitrocarburieren
und Oxidieren.
Die Beschichtung besteht
aus einer Oxid-, einer Verbindungsschicht
und einer Diffusionszone,
deren Nitrierhärte
sich individuell einstellen
lässt. Diese Kombination
sorgt nicht nur für hohe Härten
von bis zu > 1100 HV, sondern
bietet einen im Vergleich
zu Chromschichten geringeren
Reibwert, was Standzeit
und Lebensdauer der Bauteile
erhöht – insbesondere bei dynamisch
beanspruchten Bauteilen.
Weitere Einsparungen
ermöglichen diese exzellenten
Eigenschaften bei der Materialwahl.
So ist die Substitution
teurer Werkstoffe, wie beispielsweise
rostfreier Stähle,
möglich.
Sulzer Metaplas GmbH
www.sulzermetco.com
Halle 2 / Stand 212
Flexible und effiziente PulsPlasma ® -Nitriertechnik
Aufbauend auf Erfahrungen
der Anlagenkunden wurde
das flexible und effiziente Tandemprinzip
für PulsPlasma ® -
Nitrieranlagen konsequent
weiter entwickelt. Eine Tandemanlage
verfügt über zwei
komplette Behandlungskammern,
welche wechselseitig
von nur einer Vakuumpumpe,
einer Prozessgasversorgung
sowie einem Plasmagenerator
und einer Programmsteuerung
versorgt werden.
Die Programmsteuerung der
Anlage sorgt für den optimalen
Ablauf der Behandlungen
in den beiden Kammern, so
dass Tandemanlagen mannlos
auch am Wochenende betrieben
werden können. Die tandemanlagentypische
Überlappung
von Prozessschritten in
beiden Kammern führt zu einer
Verkürzung der Gesamtzykluszeit
von zwei aufeinander
folgenden Nitrierbehandlungen
im Vergleich zu Einkammer-
oder Doppelbodenanlagen.
Daraus resultiert eine
mögliche Steigerung der Nitrierkapazität
um 30 bis 60 %
bei einer gleichzeitig zu erwartenden
Verringerung der
Stückkosten.
Produktvorschau
In einer Tandemanlage sind
die für den Folgeprozess vorbereiteten
Chargen optimal
durch das Schließen der Vakuumkammerhauben
geschützt.
Oberflächenkontaminationen
durch Umwelteinflüsse am
Anlagenstandort sind ausgeschlossen.
Der Wartungsaufwand
zur Gewährleistung optimaler
Behandlungsergebnisse
ist gering. Die hohe Flexibilität
einer Tandemanlage ist
besonders für Lohnhärtereien
interessant, da unabhängig
voneinander in den beiden
Kammern unterschiedliche
Chargen und Nitrierbehandlungen
unmittelbar aufeinander
folgend gefahren werden
können. Tandemanlagen bieten
optimale Voraussetzungen
für Nitrierbehandlungen
von Edelstahl und für Behandlungen
entsprechend Luftund
Raumfahrtspezifikation.
PlaTeG GmbH
www.plateg.de
Halle 9 / Stand 911
HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
IR-Pyrometer für die Metallindustrie
MP150
Linescanner
Videopyrometer
Marathon MM
Tel.: 030 4780080 • E-Mail: raytek@raytek.de • www.raytek.de
bis 3000°C
• Pelletierung
• Stranggusstechnik
• Walzprozesse
• Profilstahlherstellung
• Schmieden
• Verzinken
The Worldwide Leader in Noncontact Temperature Measurement
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
251

HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
Produktvorschau
Wärmebehandlungsanlagen mit höchster
Verfügbarkeit
Die Firma Schwartz GmbH
fertigt kontinuierlich und
diskontinuierlich betriebene
Wärmebehandlungsanlagen
an, die sowohl unter Luftals
auch unter Schutzgasatmosphäre
betrieben werden
können. Durch moderne Beheizungssysteme
werden die
hohen Ansprüche durch den
Umweltschutz und die Anforderungen
zur Energieeinsparung
erfüllt.
Die unterschiedlichen Ofentypen
sind für die folgenden
Anwendungen im Einsatz:
Härten, Anlassen, Vergüten,
Normalisieren, Weichglühen
und Blankglühen. Auch weiterhin
setzt sich das Presshärten
in der Automobilindustrie
durch. Schwartz Wärmebehandlungsanlagen
erfüllen
den Anspruch der Kunden,
die Festigkeit für sicherheitsrelevante
Bauteile zu erhöhen
bei gleichzeitiger Einsparung
von Gewicht und Kosten. Das
Spektrum der im Einsatz befindlichen
Öfen umfasst folgende
Anlagen:
• mit und/ oder ohne Warenträgerbetrieb
• gas-, elektrisch- oder hybridbeheizt
• für den Betrieb mit und/
oder ohne Schutzgas.
Schwartz GmbH
www.schwartz-wba.de
Foyer OG / Stand 1202
keit von 0,5 % und die extrem
hohe Nullpunkt Stabilität des
Detektors gelegt. Die Messbereiche
beginnen ab 600 °C
und reichen bis 1.800 °C; unterteilt
in mehrere Unterbereiche.
Zur Anpassung an die unterschiedlichen
Messaufgaben
stehen insgesamt sieben fokussierbare
Objektive mit verschiedenen
Öffnungswinkeln,
sowie fest eingestellte Objektive
zur Auswahl. Durch diese
große Auswahl ist es möglich,
nahezu jedes Messobjekt in
der richtigen Auflösung darzustellen.
Die Gigabit-Ethernet-
Schnittstelle mit der die Kamera
mit einem PC verbunden ist,
ermöglicht eine Übertragung
der 640 x 480 Bildpunkte mit
einer Bildfrequenz von bis zu
60 Hz. Darüber hinaus bietet
die Kamera einen externen
Trigger-Eingang für zeitgesteuerte
Aufnahmen. Das im
Lieferumfang enthaltene Softwareprogramm
„VisionWin“
bietet umfangreiche Möglichkeiten
wie z. B. Farbpaletten,
ROIs, Linienprofile, Isotherme,
CSV u. v. m. zum Aufzeichnen,
Darstellen und Auswerten
der Thermografie Bilder.
Sensortherm GmbH
www.sensortherm.de
Foyer OG / Stand 24
Thermografie für industrielle Messaufgaben
Mit der neuen Thermovisionskamera
„Metis Vision MV09“
erweitert Sensortherm seine
erfolgreiche Pyrometer Produktpalette
um eine kurzwellig
messende Thermografie-
Kamera. Durch die Schutzart
IP65 und den äußerst robusten
Aufbau eignet sich die kompakte
Kamera hervorragend
für Messungen im industriellen
Umfeld. Spezielles Augenmerk
wurde bei der Entwicklung
auf die hohe Genauig-
Wärmebehandlung und Gradientenkühlung
In den Vakuum- und Durchlauföfen
von WMU ist diese
Kühlung möglich. Das Wärmebehandlungsgut
ist damit
optimal für den bestimmten
Einsatz behandelt. Sogar Bainit
ist damit möglich. Massenkühlgasströme
von nahezu 0
bis zu den nötigen max. Mengen
pro kg Wärmebehandlungsgut
können über den
Gradienten eingestellt bzw.
vorgegeben werden. Heizen,
Kühlen, Heizen und Kühlen
mit Sollvorgaben ermöglichen
Wärmebehandlungsprogramme,
die bisher in Gasatmosphären
nicht möglich waren.
WMU GmbH
www.wmu-gmbh.de
Halle 1 / Stand 154
Hotline
Chefredakteur:
Redaktionsbüro:
Redaktionsassistenz:
Anzeigenverkauf:
Leserservice:
Dipl.-Ing. Stephan Schalm
Annamaria Frömgen, M.A.
Silvija Subasic, M.A.
Bettina Schwarzer-Hahn
Martina Grimm
0201/82002-12
0201/82002-91
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0201/82002-24
0931/41704-13
s.schalm@vulkan-verlag.de
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s.subasic@vulkan-verlag.de
b.schwarzer-hahn@vulkan-verlag.de
mgrimm@datam-services.de
252 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

G e w u s s t wie
Induktionskochfelder –
Eine heiße Sache?
Im Jahre 1831 entdeckt Michael Faraday
das Prinzip der elektromagnetischen Induktion
und damit auch die physikalische
Grundlage der induktiven Erwärmung.
Seit dieser Zeit werden die Vorteile
der Induktionserwärmung in nahezu
allen industriellen Bereichen genutzt
und tragen beständig dazu bei, Produkte
des alltäglichen Lebens qualitativ
zu verbessern und dabei die Umwelt zu
schonen, sei es bei der Produktion von
Bauteilen für den eigenen PKW vor der
Haustür oder bei Herstellung von Elektronikkomponenten
im häuslichen Computer.
Der Einsatz dieser faszinierenden
Technik bleibt dabei den meisten Menschen
verborgen. Dabei drängt sich die
Anwendung der Induktionserwärmung
in der eigenen Küche geradezu auf.
Klassische Wärmequelle
Der klassische Elektroherd erzeugt die
zum Kochen benötigten Temperaturen
durch den Wandel von elektrischer
Energie in Wärmeenergie in Heizelementen,
die direkt in die Kochplatte eingearbeitet
sind (Stahlherdplatte) oder sich
Bild 1: Im Detail: Das Innere eines Induktionskochfeldes;
gut zu erkennen ist die zentral
angebrachte Kupferspule und Teile der Energieversorgung
(Quelle: www.wikipedia.de)
Auf den Punkt eingebrachte
Wärme: Optimale Energienutzung
durch Induktionskochfelder
(Quelle: Siemens-
Electro geräte GmbH)
Wie in jedem anderen stromdurchflossenen
Leiter mit einem ohmschen Widerstand
führen die Wirbelströme zu Joulschen
Verlusten in der Bodenplatte des
Topfes und somit zur direkten Erwärmung
des Topfbodens. Daher ist es zunächst
unerheblich wie groß der Topf
ist, da nur in Bodennähe Wärmequellen
induziert werden. Zusätzliche Verlustwärme
durch freie Plattenoberflächen,
die den Raum, also die Küche aufheizen,
werden vermieden. Im Gegensatz
zum Gasherd geht keine Energie aus
dem Kochgas durch Konvektion verloren
(nämlich durch die neben der Pfanne
aufsteigende warme Luft). Gleichzeitig
reduziert sich der Effekt der Nachwärme
auf ein Minimum. Werden die Indukals
Wärmestrahler unterhalb einer Glaskeramik
(Ceran-Kochfeld) befinden. Dabei
werden diese Heizelemente vom
Strom durchflossen und erwärmen sich
aufgrund ihres elektrischen Widerstands.
Die so erzeugte Wärmeenergie wird nun
bei der Stahlherdplatte mittels Wärmeleitung
durch die Stahlherdplatte und den
Boden der Töpfe oder Pfannen an das
Gargut gebracht. Im Falle der Ceranfeldtechnik
erfolgt die Wärmeübertragung
im Wesentlichen durch Wärmestrahlung
durch die Glasplatte auf den Topfboden
und anschließend durch Wärmeleitung
durch den Boden hindurch. In beiden
Fällen bedeutet dies eine nicht optimale
thermische Kopplung zwischen
Herd und Kochtopf. Die indirekte Wärmeübertragung
durch Wärmeleitung
bzw. Wärmestrahlung führt zu zusätzlichen
Wärmewiderständen, die unnötige
Wärmeverluste hervorrufen und die
Effizienz verringern. Mögliche Unebenheiten
am Topfboden, z. B. ein gewölbter
Boden, verstärken diesen Effekt. Des
Weiteren führt das unnötige Aufheizen
der Stahlkochplatte oder der Glasplatte
zu längeren Kochzeiten. Außerdem erhöhen
diese zusätzlichen Wärmespeicher
die thermische Trägheit, so dass es
schwierig ist, die Leistung zur richtigen
Zeit zu- oder abzuschalten, um einerseits
möglichst schnell zu kochen und anderseits
ein Überkochen oder Anbrennen zu
vermeiden.
Wärme dort entstehen lassen wo sie
gebraucht wird
Induktionskochfelder funktionieren nach
einem vollständig anderen Prinzip. Unter
einer isolierten Glaskeramikplatte befinden
sich elektrisch leitfähige Spulen üblicherweise
aus Kupfer (Bild 1). Diese
Spulen werden von einem Wechselstrom
einer Frequenz durchflossen, die ca. 400
bis 1.000 mal größer ist als die üblichen
50 Hz, also im Bereich von etwa 20 bis
50 kHz. Das dadurch hervorgerufene
magnetische Wechselfeld erzeugt (induziert)
in dem darüber gelegenen Topfboden
in geschlossenen Bahnen fließende
elektrische Ströme, die sogenannten
Wirbelströme.
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
253

G e w u s s t wie
effektiveren Erwärmung bei. Insgesamt
führt somit die Verwendung von induktionstauglichem
Kochgeschirr zu einem
hohen Wirkungsgrad und einer sehr guten
Energieausnutzung.
tionsplatten abgeschaltet, verschwinden
auch die Wärmequellen. Ein nicht zu unterschätzender
Vorteil. Die Kochfläche
neben dem Topf bleibt kalt, da sich die
magnetischen Felder ausschließlich auf
das Kochgeschirr übertragen. Kochplatten
mit Induktion sorgen für weniger
angebrannte Reste auf dem Herd und
machen eine schnellere Reinigung von
Kochstelle und Kochgeschirr möglich.
Der Vorgang im Detail
Trotz aller Vorurteile funktioniert der Vorgang
der induktiven Erwärmung, oder
auch das Ankoppeln des Topfbodens an
das magnetische Feld, prinzipiell mit jedem
elektrisch leitfähigem Material, also
auch mit Edelstahl-, Aluminium- oder
Kupfertöpfen. Auch hier führen die induzierten
Wirbelströme zu entsprechenden
nutzbaren Wärmequellen. Aber nachteilig
wirkt sich die relativ hohe elektrische
Bild 2: Höchste Zeit
für einen Technologiewechsel:
Vergleich
von Energiemengen
und Kochzeiten
für eine Erwärmung
von zwei
Liter Wasser von
15 °C auf 90 °C
Leitfähigkeit und die fehlenden ferromagnetischen
Eigenschaften von insbesondere
Aluminium- oder Kupfertöpfe aus.
Denn gute elektrische Leitfähigkeit führt
zu geringen Wärmeverlusten und auf
Grund nicht ferromagnetischer Eigenschaften,
die zum Austreuen der Magnetfelder
führen können, wie z. B. auch
bei Edelstahltöpfen, nimmt der Wirkungsgrad
zusätzlich ab.
Idealerweise wird für das induktive Kochen
daher Kochgeschirr aus ferromagnetischen
Eisenwerkstoffen verwendet,
z. B. Töpfe und Pfannen aus Gusseisen,
Tiefzieh-Stahl oder spezielle Legierungen.
Durch den vergleichbar hohen spezifischen,
elektrischen Widerstand entsteht
durch die induzierten Wirbelströme
die gewünschte hohe Wärmequellendichte
im Topfboden. Zusätzlich tragen
ferromagnetischen Eigenschaften durch
Bündelung der Magnetfelder im Topfboden
und Bodennähe verstärkt zu einer
Energieeinsparpotential und
Umweltschutz
Damit nicht nur sicherheitsrelevante Aspekte
gewahrt bleiben, sondern auch einer
der grundlegendsten Vorteile von induktiven
Erwärmungsprozessen, die Effizienz,
erkennt eine Automatik, ob sich
ein geeigneter Kochtopf auf dem Induktionsfeld
befindet. Aus verschiedenen
Gründen ist der induktiven Technik
in Deutschland der breite Einzug in die
heimischen Küchen bisher verwehrt geblieben.
Zurzeit nutzen nur etwa 12 %
aller Haushalte die Vorzüge der Induktionskochfelder.
Zum einen ist dies begründet
durch den teils recht hohen Anschaffungspreis,
zum anderen durch unbegründete
Angst vor Gesundheitsgefährdung
durch elektromagnetische Felder,
so dass viele mögliche Nutzer vor einer
Anschaffung zurückschrecken. Dabei
ist das Energie- und Zeiteinsparpotential
immens. Über 25 % und mehr an elektrischer
Energie lassen sich im alltäglichen
Betrieb einsparen (DIN EN 60350)
(Bild 2). Dadurch würden sich durch
Kostenersparnis nicht nur die einmaligen
Mehrkosten bei der Anschaffung lohnen,
sondern auch ein wesentlicher Beitrag
zum Umweltschutz geleistet werden,
sollte sich diese Technik auch im privaten
Bereich durchsetzten.
Autor:
Dipl.-Ing. Sebastian Wipprecht
Institut für Elektroprozesstechnik
Leibniz Universität Hannover
Tel.: 0511 762-2366
wipprecht@etp.uni-hannover.de
254 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fa c h b e r i c h t e
Modulare Induktionslösungen
für Antriebsteile und ähnliche
Werkstücke
Modular induction hardening solutions for powertrain components and
similar workpieces
Jochen C. Huljus, Dirk M. Schibisch
Die Automobilindustrie hat in den letzten Jahren die Modellvielfalt kontinuierlich
erhöht und gleichzeitig die Modellwechselintervalle verkürzt. Ebenso sind die
weltweiten Absatzzahlen, insbesondere durch die nachhaltig hohe Nachfrage
in China und Indien stark gestiegen. Schlaglöcher und Bodenwellen ohne Schäden
zu überstehen, gleichzeitig immer ein direktes Fahrgefühl vermitteln – für
Achs- und Lenkungskomponenten heißt dies, einerseits mit Robustheit höchsten
Alltagsbeanspruchungen standzuhalten und andererseits durch hochgenaue
mechanische Eigenschaften das Feingefühl für Fahrbahn und Fahrdynamik an
den Fahrer zu übermitteln. Lösen lässt sich dieser Widerspruch nur durch moderne
und gehärtete Fahrzeugkomponenten. Um diesen Herausforderungen gerecht
zu werden, bedarf es großer Flexibilität hinsichtlich der Induktionshärtung
einer Vielzahl verschiedener Komponenten auf einer individuell konfigurierten
Maschine.
The automobile industry has continuously roled out more models while simultaneously
shortening new model launch intervals. Meanwhile, worldwide car sales
have boomed, particularly with the emerging demand from China and India.
To drive over pot holes and rough roads at speed without damage, and yet
give the driver a sensitive road feel would seem to be mutually exclusive goals.
Powertrain and suspension components require toughness to handle the worst
of everyday driving, and also high-precision mechanical characteristics to accurately
transmit road conditions and driving dynamics to the driver. This paradox
can be resolved with induction hardened modern automotive components. The
manufacturing of these high-performance components is accomplished by a sophisticated
induction hardening machine with the flexibility to harden a variety
of disparate parts.
Einleitung
Die Induktionshärtemaschinen von heute
müssen ein ständig wechselndes und
auch wachsendes Spektrum an Werkstücken
in kurzen Taktzeiten bearbeiten
können. Dabei ist auch die schnelle
und vor allem sichere Umrüstung auf andere
Teilegeometrien wichtig, um eine
hohe Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.
Die wesentlichen Anforderungen an eine
entsprechende modulare Maschinenlösung
sind:
• Ein gutes Preis-Leistungsverhältnis
• Schnelle Umrüstmöglichkeiten
• Kurze Lieferzeiten von wenigen Monaten
• Schnelle Montage- und Inbetriebnahmezeiten
beim Kunden
• Optimal zugeschnittene Lösungen für
jede Anforderung.
Modularität setzt Zeichen
Die Lösung für diese vielfältigen Aufgabenstellungen
liegt in modular aufgebauten
Härtemaschinen. Sie ermöglichen
eine individuelle Konfiguration auf
Basis einer Vielzahl von verschiedenen
Grundvarianten mit zahlreichen Optionen.
Standardisierte Schnittstellen in der
Hard- und Software reduzieren dabei
sowohl die Durchlaufzeiten bei der Planung
und Fertigung einer solchen Maschine
als auch die Montage und Inbetriebnahme
beim Betreiber vor Ort.
Einige mögliche Basisvarianten
Je nach Anforderung stehen sowohl Maschinen
mit manueller Be- und Entladung
sowie automatisch verkettete Maschinenvarianten
mit einer oder mehreren
Arbeitsstationen zum Härten und
Anlassen zur Verfügung.
Aufgewertet werden die induktiven Produktionslösungen
durch ein ansprechendes
modernes Design, das bezüglich
der Prozesseinsicht und Wartungsmöglichkeiten
allen Anforderungen gerecht
wird. Im Folgenden sind nur einige Beispielkonfigurationen
näher beschrieben.
Bild 1 zeigt eine manuelle Maschine mit
zwei Doppel-Arbeitsstationen für die
Härtung von Antriebswellen (Bild 2) mit
einer Länge von 1.000 mm. In jeder Station
werden immer zwei Wellen gleichzeitig
gehärtet, während die andere Station
ent- und wieder beladen werden
kann. Beide Stationen werden von einem
Umrichter gespeist. Somit geht die Zeit
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
255

Fa c h b e r i c h t e
Bild 1: Induktionsmaschine zur manuellen Beladung zweier Doppel-
Arbeitsstationen (EloFlex)
Fig. 1: Manually loaded induction hardening machine with two twin
working stations
Bild 2: Beispiele einiger Antriebs wellen in massiver Ausführung und
als Rohr
Fig. 2: Examples of solid and hollow drive shafts
für das Be- und Entladen der Werkstücke
nicht in die Taktzeit mit ein.
Je nach Kundenanforderung können
durch Wahl der entsprechenden Parameter
wie Leistung, Vorschub und Frequenz
Einhärtetiefen in einem Bereich
von 3 mm bis 8 mm erreicht werden
(Bild 3).
Bild 4 zeigt eine automatisch verkettete
Maschine mit einer Arbeitsstation für die
Härtung von Kugelnaben, Gelenkstücken
(siehe Bild 5 und 6) oder ähnlichen
Werkstücken mit einer Härtezone. Die
Härtung kann in einem Schuss (single
shot) oder alternativ im Vorschubverfahren
(scanning) durchgeführt werden. Die
Bild 3: Darstellung
der Einhärtetiefen an
einem Längsschnitt
von induktionsgehärteten
Antriebswellen
Fig. 3: Cut-away
view of the hardened
case depth
down the length of
an induction
hardened drive shaft
Werkstücke gelangen über ein Plattenband
mit einer Vereinzelungseinrichtung
in die Maschine. Von dort werden sie mit
einem Transportsystem zu der Härtestation
und eventuell nachgeschalteten Positionen
für Nachkühlen und/ oder Abblasen
weiter transportiert, bevor sie erneut
auf ein Plattenband am Ausgang
der Maschine abgelegt werden.
Bild 7 zeigt eine automatisch verkettete
Maschine mit zwei Arbeitsstationen
für die Härtung von Werkstücken mit
zwei Härtezonen, wie z. B. Achszapfen
oder Tripodenflanschen (siehe Bilder 8,
9 und 10). Bei diesen Werkstücken sind
meistens ein Schaft und die Kugelbahnen
in der Glocke bzw. Rollenbahnen in
der Tulpe zu härten. Auch diese Härtezonen
können wahlweise im single shotoder
scanning-Verfahren gehärtet werden.
Wahlweise können die beiden Stationen
selbstverständlich auch zum Härten
und nachfolgendem Anlassen verwendet
werden. Auch hier sind die Zwischenpositionen
z. B. für Nachkühlen
und/oder Abblasen zu verwenden.
Bild 4: Automatische
verkettete
Maschine mit einer
Arbeits station
(EloFlex Inline)
Fig. 4: Automatically
interlinked induction
hardening machine
with a single
working station
(EloFlex Inline)
Modulare Struktur
Die Zusammenstellung einer Härteanlage
erfolgt aus einem modular aufgebauten
Baukastensystem. Hier kann für jede einzelne
Maschinen-Baugruppe die jeweils
passende Komponente für die spezielle
Kundenanwendung ausgewählt werden.
Durch die standardisierten Schnittstellen
sind die Baugruppen vielfältig kombinierbar
und austauschbar. Dies gilt auch
256 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fa c h b e r i c h t e
Bild 5: Verschiedene Kugelnaben und Gelenkstücke
Fig. 5: Various VL-inner races and VL-outer races
Bild 6: Darstellung der Einhärtetiefe an einer Kugelnabe (rechts) und
einem Gelenkstück (links)
Fig. 6: Image of the hardened case depth for a VL-inner race (right)
and a VL-outer race (left)
für die einzelnen Arbeitsstationen, sodass
z. B. bei der Härtung von Achszapfen
oder Tripodenflanschen die Reihenfolge
der Härtungen von Schaft und Glocke/
Tulpe frei gewählt werden kann. Ebenso
können Glocken/ Tulpen von unten oder
von oben (mit Wenden des Werkstückes)
im single shot oder Vorschub gehärtet
werden. Auch die Transportrichtung der
Werkstücke durch die Härtemaschine ist
in beide Richtungen möglich.
Unterschiedliche Transportsysteme innerhalb
der Maschine bieten eine Lösung
für kurze oder lange Werkstücke. Mit
der Wahl zwischen zwei verschiedenen
Steuerungssystemen und drei Umrichtergrößen
erfolgt eine optimal auf jeden
Anwendungsfall zugeschnittene Konfiguration.
Zur Veranschaulichung sind in
Bild 7: Automatisch verkettete Maschinen mit zwei Arbeitsstationen (EloFlex Inline)
Fig. 7: Automatically interlinked machine with two working stations (EloFlex Inline)
Bild 8: Diverse Größen und Ausführungen von Achszapfen
Fig. 8: Outer races of various sizes and types
Bild 9: Schliffbild eines Tripodenflansches
Fig. 9: Micrograph of a tripodflange
Bild 10: Schliffbild eines Achszapfens
Fig. 10: Micrograph of an outer
race
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
257

Fa c h b e r i c h t e
Bild 11: Konfigurationsübersicht: Auswahle einiger EloFlex-Baugruppen
Fig. 11: Configurator overview – selected EloFlex assemblies
Bild 11 nur einige dieser Komponenten
aus dem Baukastensystem dargestellt.
Bild 12 zeigt farbig hervorgehoben die
einzelnen Module in der Maschine, die
durch weitere Module und diverse Optionspakete
ergänzt werden können.
Prozess “Know-How“ und
Energieeffizienz
Sinnvoll ist die Lieferung der kompletten
Prozess-Kompetenz aus einer Hand.
Das beginnt mit der Umrichtertechnik für
eine optimale und energieeffiziente Erwärmung
der Werkstücke, der gezielten
Einbringung des Stromes genau an der
zu erwärmenden Stelle im Werkstück
durch exakt angepasste Induktoren und
Bild 12: Module
der EloFlex Inline
Fig. 12: Eloflex
Inline modules
nicht zuletzt durch eine exakte Parametrierung
des gesamten Prozesses.
Die aktuelle Generation der digitalen gesteuerten
IGBT-Frequenzumrichter kennzeichnet
sich wie folgt aus:
• Patentierter Ansteueralgorithmus des
Wechselrichters (SMS Elotherm) für
eine automatische Anpassung des
Umrichters an verschiedene Lasten
und zur Reduzierung der Verluste im
Wechselrichter [1]
• Schnelle Reaktionszeiten für extrem
kurze Heizzeiten < 1 s
• Dauerbetrieb bei Nennlast
• Großer Frequenzbereich ohne jegliche
Modifikation
• Kurzschlussfest durch integrierten
Überstrom- und Überspannungsschutz
• Zahlreiche Überwachung- und Diagnosemöglichkeiten.
Durch weitere Optimierung der Mittelfrequenzausrüstung
in Bezug auf die Anordnung
der einzelnen Komponenten
untereinander sowie die Schienen- und
Kabelverbindungen zwischen dem Kondensatorenschrank,
dem Anpasstransformator
und dem Induktor konnte die
Energieeffizienz noch weiter gesteigert
werden. Erst mit dem Einsatz von optimierten
Induktoren wird schließlich ein
reproduzierbares und energieeffizientes
Ergebnis erzielt.
Zur weiteren Reduzierung des Energieverbrauches
schalten die Maschinen bei
fehlenden Werkstücken an der Beladeposition
automatisch in den Standby-
Modus, bei dem alle Pumpen und Nebenaggregate
abgeschaltet werden.
Zugänglichkeit und Wartungsfreundlichkeit
Große Glastüren in der Front gestatten
eine gute Beobachtung des Prozesses
und ebenso guten Zugang für Wartungsarbeiten.
Die Arbeitsraumtiefe wurde
deutlich reduziert, sodass die Zugänglichkeit
zu allen Komponenten, insbesondere
zum Induktor, gewährleistet ist.
Eine weitere Sicherheitstür ermöglicht
den Zugang zu der Maschine von hinten.
Aufstellfläche der Maschine
Die komplette Maschine ist zusammen mit
der Steuerung, dem Umrichter, dem Netztrafo
und dem Kondensatorenschrank auf
einem gemeinsamen Grundrahmen aufgebaut
(siehe Bilder 13 und 14). Damit
wird eine kleine Aufstellfläche benötigt
und die Maschine kann deshalb ohne Demontage
transportiert werden. Der Transport
einer kompletten Maschine spart zusätzlich
Kosten und die Montage und Inbetriebnahme
wird dadurch verkürzt.
Qualität
Zur Qualitätsüberwachung kann auch bei
diesen Maschinen die von SMS Elotherm
patentierte Werkstück-Wirkleistungsmessung
[2] integriert werden. Mit dieser
Messeinrichtung erfolgt eine 100-prozentige
Überwachung des Härteprozesses.
Ein Großteil der von dem IGBT-Umrichter
erzeugten Leistung wird in Wärme um-
258 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fa c h b e r i c h t e
Bild 13: EloFlex mit einer Arbeitsstation
Fig. 13: EloFlex with a single working station
Bild 14: Automatische verkettete EloFlex mit zwei Arbeitsstationen
Fig. 14: Automatically interlinked EloFlex with two working
stations
gewandelt und führt damit zwangsläufig
zu Verlusten im Umrichter, in den Schienen,
Kondensatoren, Trafo und letztendlich
auch im Induktor, sodass die effektiv
in das Werkstück eingebrachte Energie für
den Erwärmungsprozess deutlich geringer
ausfällt. Die herkömmliche Energieüberwachung
bezieht sich lediglich auf die von
dem Umrichter abgegebene Leistung und
beinhaltet somit auch alle Verluste.
Das Patent von SMS Elotherm beschreibt
dabei eine Methode, mit der die frequenzabhängigen
Verluste gemessen
und berücksichtigt werden, sodass letztendlich
die tatsächlich in das Werkstück
eingebrachte Leistung über die komplette
Heizzeit (Energie) ermittelt wird
und als Kurve mitgeschrieben, also auch
überwacht werden kann. Die in das
Werkstück eingebrachte Energie ist dabei
ein absolut zuverlässiges Maß zur Überprüfung
der Qualität der Erwärmung.
Kleinste Änderungen des Koppelspaltes
zwischen Induktor und Werkstück führen
zu deutlich messbaren Änderungen
der Energiewerte, sodass der Kunde hier
über die frei programmierbare Toleranzgrenze
die Empfindlichkeit der Überwachung
selbst vorgeben kann. Änderungen
des Koppelspaltes können einerseits
an Verformungen des Induktors liegen
aber auch andererseits durch Toleranzabweichungen
der Werkstücke oder sogar
Rissen in der Werkstückoberfläche hervorgerufen
werden.
Der Härteprozess besteht neben dem Erwärmen
(Austenitisieren) aus dem Abschrecken
mit Kühlmedium. Beim Abschrecken
kommt es darauf an, durch
ausreichende Kühlmittelzufuhr eine
schnelle Abkühlkurve zu durchlaufen,
die zu dem gewünschten Härtegefüge
im Material führt (martensitisches Gefüge).
Die Überwachung des Abschreckvorgangs
erfolgt über Messung der genauen
Brausedurchflussmenge und einer
entsprechenden Temperaturregelung für
das Abschreckmedium.
Zusammen mit der Werkstückwirkleistungsmessung
ist so eine durchgängige
Prozessüberwachung in der induktiven
Härtemaschine möglich.
Fazit
Mit modularen Induktionsanlagen zum
Härten von automobilen Komponenten
sind die Betreiber auf heutige und zukünftige
Anforderungen eingestellt. Und
zwar für komplexe wie auch einfache
Bauteile, mit hoher Reproduzierbarkeit
und Prozesskontrolle durch patentierte
Prozesstechniken.
Modulare Systemlösungen, wie z. B. die
EloFlex von SMS Elotherm, sind für Anwender
mit häufig wechselnden Härteaufgaben
konzipiert und dazu entsprechend
wirtschaftlich ausgelegt. Im
Zusammenspiel von Werkstückwirkleistungsmessung
sowie weiteren Systemen
zur Qualitätsüberwachung werden Teile
mit Toleranzabweichungen selbständig
erkannt und ausgeschleust. Damit ist
ein unterbrechungsfreier Dauerbetrieb sichergestellt.
Literatur
[1] SMS Elotherm Patent DE 101 15 326 B4,
Verfahren zur Ansteuerung eines
Schwingkreis-Wechselrichters, Schwingkreis-Wechselrichter
und Regler
[2] SMS Elotherm Patent EP 0 427 879 B1,
Vorrichtung und Verfahren zum induktiven
Erwärmen von Werkstücken
Dipl.-Ing. Jochen C. Huljus
SMS Elotherm GmbH
Remscheid
Tel.: 02191 891-331
j.huljus@sms-elotherm.de
Dipl.-Wirt.-Ing.
Dirk M. Schibisch
SMS Elotherm GmbH
Remscheid
Tel.: 02191 891-300
d.schibisch@sms-elotherm.de
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
259

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Fa c h b e r i c h t e
Energetische Optimierung von
thermochemischen Vakuumprozessen
und Anlagen in der Großserie
Energy optimization of thermochemical vacuum processes and equipment
in large-scale production
Volker Heuer, Klaus Löser
Die energetische Optimierung von Thermoprozessanlagen ist sowohl unter
ökologischen als auch unter ökonomischen Gesichtspunkten von großer Bedeutung.
Da Thermoprozessanlagen 40 % der industriell genutzten Energie
verbrauchen, ist es erforderlich, deren Energieeffizienz zu steigern, um die
Ziel vorgabe der EU hinsichtlich Reduzierung von Treibhausgasemissionen zu
erreichen. Um die Energieeinsparpotentiale von elektrisch beheizten Vakuumanlagen
im Großserienbetrieb auszuschöpfen ist es erforderlich, die Prozesse,
die Anlagen sowie die Betriebsweise der Anlagen zu analysieren und zu optimieren.
Auf der Prozessseite bieten sich dabei die beschleunigte Erwärmung
der Chargen durch Konvektion und höhere Prozesstemperaturen bei diffusionsgesteuerten
thermochemischen Prozessen an. Modulare Vakuumsysteme
erweisen sich als besonders energieeffizient, da sie sich stufenweise den
wechselnden Produktionsanforderungen anpassen. Durch einen optimierten
Isolationsaufbau lassen sich die Leerverluste deutlich verringern. Energiemanagementsysteme
in der Anlagensteuerung ermöglichen ein energieoptimiertes
An- und Abfahren der Anlagen unter Vermeidung von Lastspitzen. Auch
die Verwendung neuer Chargierhilfsmittel auf CFC-Basis kann zur Reduzierung
des Energiebedarfs beitragen.
The energy optimization of thermoprocessing equipment is of great ecological
and economical importance. Thermoprocessing equipment consumes up to
40 % of the energy used in industrial applications. Therefore it is necessary to
increase the energy efficiency of thermoprocessing equipment in order to meet
the EU’s targets to reduce greenhouse gas emissions. To exploit the potential
for energy savings, it is essential to analyze and optimize processes and plants
as well as operating methods of electrically heated vacuum plants used in large
scale production. The process can be improved by accelerated heating through
the application of “convective heating”. In addition higher process temperatures
can be applied in diffusion-controlled thermochemical processes to accelerate
the process significantly. Modular vacuum systems prove to be very energy-efficient
because they adapt to the changing production requirements step-by-step.
An optimized insulation structure reduces thermal losses considerably. Energy
management systems installed in the plant-control optimally manage the energy
used for start-up and shutdown of the plants while preventing energy peak
loads. The use of new CFC-fixtures also contributes to reduce the energy demand.
Einleitung
Die energetische Optimierung von Thermoprozessanlagen
ist sowohl unter ökologischen
als auch unter ökonomischen
Gesichtspunkten von großer Bedeutung.
So belaufen sich die jährlichen Energiekosten
für die Betreiber von Industrieöfen
in Deutschland auf ca. 30 Mrd.
Euro [1].
Die EU hat im Rahmen des sogenannten
„Energie- und Klimapakets“ folgende
Ziele bis 2020 ausgegeben: Steigerung
der Energieeffizienz um 20 %,
Reduktion der Treibhausgasemissionen
um 20 % und Förderung der Stromerzeugung
aus erneuerbaren Energien um
20 %.
Dies kann nur gelingen, wenn auch im
Bereich der Thermoprozessanlagen signifikante
Energieeinsparungen erzielt werden,
denn circa 40 % der industriell genutzten
Energie in Deutschland werden
in Thermoprozessanlagen verbraucht [1].
So wurden im Jahre 2005 ca. 270 TWh
verbraucht. Dies entspricht in etwa dem
Energieverbrauch von 14 Mio. Haushalten.
Eine Steigerung der Energieeffizienz bewirkt
nicht nur für gasbeheizte sondern
auch für elektrisch beheizte Industrieöfen
einen signifikanten Beitrag zur Kohlendioxid-Reduktion.
Mit jeder eingesparten
Kilowattstunde Strom wird der
Ausstoß von 520 g Kohlendioxid vermieden
(Stand 2005).
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
261

Fa c h b e r i c h t e
Bild 1: Prozessablauf Niederdruckaufkohlung und Hochdruckgasabschreckung
Fig. 1: Process flow low pressure carburizing and highpressure gas quenching
Thermochemische Prozesse in
Vakuumanlagen
Viele Verfahren der Thermoprozesstechnik
werden im Vakuum durchgeführt.
Zumeist werden Vakuumverfahren eingesetzt,
um während des thermischen
Prozesses unerwünschte Oberflächenreaktionen
am Nutzgut, wie z. B. die Oxidation
von metallischen Bauteilen, zu
vermeiden. Die Vakuumprozesstechnik
bietet eine einfache und wirtschaftliche
Möglichkeit eine Schutzgasatmosphäre
herzustellen, denn bereits bei einem Vakuum
von 10 –2 bis 10 –3 mbar liegt eine
Atmosphärenqualität vor, die mit der industrieller
Gase wie z. B. Stickstoff (Qualität
4.6) vergleichbar ist [2]. Eine Vielzahl
unterschiedlicher Prozesse wird im Vakuum
durchgeführt wie z. B.:
Bild 2: Modulare Vakuumanlagensystem ModulTherm ® zum Einsatzhärten in der Großserie
Fig. 2: Modular vacuum furnace system ModulTherm ® for casehardening in large scale production
• Glühen
• Vergüten (=Neutralhärten)
• Thermochemische Prozesse (z. B. Niederdruck-Aufkohlen,
Plasma-Aufkohlen,
Niederdruck-Nitrieren, Plasma-Nitrieren,
Niederdruck-Carbonitrieren)
• Löten
• Bainitisieren.
Als Beispiel für einen thermochemischen
Prozess in einer Vakuumanlage wird im
Folgenden die Niederdruckaufkohlung
mit nachfolgender Gasabschreckung
näher erläutert. Bei der Niederdruckaufkohlung
(NDA) handelt es sich um
ein Aufkohlungsverfahren, welches unter
Ausschluss von Sauerstoff bei Drücken
zwischen 5 mbar und 15 mbar
sowie Temperaturen zwischen 870 °C
und 1.050 °C durchgeführt wird. In den
meisten Anwendungsfällen liegt die Aufkohlungstemperatur
zwischen 920 °C
und 980 °C.
In Bild 1 ist eine schematische Darstellung
des Prozessablaufs dargestellt. Zunächst
wird die Charge unter Vakuum in
den Ofenraum eingeschleust. Dann folgt
die konvektive Erwärmung unter 1,2 bar
Stickstoff. Diese konvektive Erwärmung
dient zur schnellen und homogenen Erwärmung
der Bauteile. Eine weitere Erwäm-
und Durchwärmphase unter Vakuum
schließt sich daran an. Nachdem alle
Bauteile die gewünschte Aufkohlungstemperatur
erreicht haben, beginnt die
eigentliche Aufkohlung und Diffusion.
Bei optimaler Prozessführung wird eine
Einsatzschicht frei von Karbiden und mit
geringem Restaustenitanteil erzeugt. Da
die verwendeten Gase und die Ofenatmosphäre
frei von Sauerstoff sind, wird
Randoxidation an der Bauteiloberfläche
sicher vermieden.
Im Regelfall schließt sich an die NDA eine
Hochdruckgasabschreckung (HDGA) der
Bauteile an. Bei der HDGA werden die
zuvor austenitisierten bzw. thermochemisch
behandelten Bauteile mit Hilfe eines
inerten Gasstroms im Druckbereich
zwischen 2 bar und 20 bar abgeschreckt.
Die HDGA gilt als umweltfreundliches
und verzugsarmes Abschreckverfahren
im Vergleich zur Flüssigabschreckung wie
Öl-, Polymer- oder Wasserabschreckung.
Zur Hochdruckgasabschreckung werden
in der Regel technische Gase, wie z. B.
Stickstoff, Helium und Argon, bzw. Gemische
dieser Gase eingesetzt. Dabei
werden Gasdrücke von bis zu 20 bar und
Gasgeschwindigkeiten von bis zu 20 m/s
verwendet.
262 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fa c h b e r i c h t e
Bild 2 zeigt eine Vakuumanlage zur Niederdruckaufkohlung
mit anschließender
Hochdruckgasabschreckung, die zum
Einsatzhärten von Getriebekomponenten
in der Großserie eingesetzt wird.
Energieströme im Ofenraum
Vakuumwärmebehandlungsanlagen
werden üblicherweise elektrisch beheizt.
Dabei erfolgt die Beheizung über indirekte
Widerstandserwärmung mit graphitischen
oder metallischen Heizleitern
in Form von Stäben oder Bändern. Die
Energie wird von den Heizleitern durch
Strahlung und Konvektion auf das Nutzgut
übertragen.
Bild 3 zeigt die Energieströme in einer
Vakuumwärmebehandlungsanlage im
stationären Zustand, d.h. es wird davon
ausgegangen, dass die Anlage sich
bereits vor Einbringen der Charge auf
Temperatur befindet. In diesem Beispiel
wurde eine Charge mit Bruttogewicht
von 800 kg bei 930 °C auf eine Aufkohlungstiefe
von 1,5 mm aufgekohlt und
anschließend mit 12 bar Helium abgeschreckt.
Als elektrische Energie wird
die Heizleistung in die Behandlungskammer
sowie die während der Gasabschreckung
erforderliche Gebläse- und Pumpleistung
in die Abschreckkammer eingebracht.
Bild 3 zeigt die Aufteilung der
eingebrachten Energie in Erwärmung der
Charge, Abschreckung und Wandverluste
bezogen auf 1 kg Chargengewicht.
Unter Wandverlusten werden die sogenannten
„Leerverluste“ verstanden, die
während des Prozesses durch die Wände
nach außen abgeführt werden.
Es gilt jedoch nicht nur den stationären
Zustand der Anlage zu betrachten, sondern
auch den instationären Zustand,
also das Aufheizen und Abkühlen der
Behandlungskammern. Es wird dabei
unterschieden zwischen Einkammeranlagen
und Mehrkammeranlagen. Bei den
Einkammeranlagen werden der thermochemische
Prozess und die Gasabschreckung
gemeinsam in einer Kammer
durchgeführt. Bei den Mehrkammeranlagen
wird der thermochemische Prozess
in sogenannten Behandlungskammern
und die Abschreckung separat in einer
sogenannten Abschreckkammer durchgeführt,
siehe auch Bild 2.
Der energetische Vorteil der Mehrkammertechnik
besteht darin, dass die Behandlungskammern
stets auf Temperatur
gehalten werden und somit keine
SankeyDiagramm (NDA bei 930°C; AT=1,5mm, 12bar He Abschreckung)
kWh / kg
27%
5%
Bild 3: Energieströme im Ofenraum in kWh pro 1 kg Chargengewicht (Anlage im stationären
Zustand)
Fig. 3: Energy flow in the furnace chamber in kWh per 1 kg load weight (furnace in steadystate
condition)
Bild 4: Vergleich des Temperaturverlaufs in Einkammer- und Mehrkammeranlagen der Vakuumprozesstechnik
Fig. 4: Comparison of the temperature profile in single-chamber and multi-chamber furnaces
of the vacuum process technology
68%
Einkammertechnik: thermochem. Prozess und Abschreckung in einer Kammer
Mehrkammertechnik: separate Kammern für thermochem. Prozess und Abschreckung
(„Behandlungskammern“ (BK) und „Abschreckkammern“ (AK))
ϑ
ϑ
ϑ
kein zusätzlicher Energiebedarf für Kühlung und Erwärmung der BK, höherer Durchsatz
zusätzliche Energie für Erwärmung und
Abkühlung der Einbauten, wie Isolation,
Heizleiter, Chargenträger etc. verbraucht
wird, siehe auch Bild 4.
Optimierte Wärmedämmung
Die Innenwände von Vakuumwärmebehandlungsanlagen
werden üblicherweise
mit Hartfilzplatten aus Graphit zugestellt.
Um die Wandverluste zu reduzieren,
empfiehlt sich jedoch eine zusätzliche
Dämmung mit Keramikfasermodulen.
Diese Module sind im Vergleich
zu Hartfilzplatten günstiger und weisen
t
t
t
bessere Isolationseigenschaften auf. Allerdings
sind die Keramikfasermodule
hygroskopisch, d. h. sie nehmen beim
Kontakt mit Umgebungsatmosphäre
relativ schnell Luftfeuchtigkeit auf, was
sich bei ihrem Einsatz in Vakuum-Einkammeranlagen
nachteilig auf die Evakuierungsdauer
und die Oberflächenqualität
der behandelten Bauteile auswirkt.
In Vakuum-Mehrkammersystemen,
bei denen die Behandlungskammern
ständig unter Temperatur und Vakuum
stehen, eignen sie sich hervorragend
zur Reduzierung der Leerverluste
und damit zur Steigerung der Energieeffizienz
der Anlage.
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
263

Fa c h b e r i c h t e
Bild 5: Verbesserung der thermischen Isolierung in Vakuumöfen
Fig. 5: Improvement of thermal insulation in vacuum furnaces
Bild 7: Anlagenauslastung in der Produktionsanlaufphase für ein neues Getriebe
Fig. 7: Equipment utilization during the ramp-up phase for a new transmission
Dichte 1,6 kg/dm 3 7,9 kg/dm 3
Gewicht Träger 1 kg 12 kg
spez. Wärmekapazität 1,8 kJ/kgK 0,7 kJ/kgK
Energiebedarf zum Heizen
auf 1000°C
Biegefestigkeit bei 1000°C ~ 230 MPa ~ 10 MPa
Ausdehnungskoeffizient 5 x 10 6 K 1 12 x 10 6 K 1
Bild 6: Vergleich zwischen Chargiermaterial CFC und Stahlguss [3]
Fig. 6: Comparison between fixtures made of CFC and steel castings [3]
Getriebeproduktion
Zeit
Daten: GTD Graphit Technologie GmbH
So konnten die Wandverluste bei 950 °C
und einer Atmosphäre von 5 mbar Stickstoff
durch den Einbau von zusätzlichen
Keramikfasermodulen aus Al 2 O 3 + SiO 2
um 44 % reduziert werden (Bild 5).
Optimierte Chargiersysteme
In vielen Fällen wird bei thermochemischen
Prozessen hochnickelhaltiger, hitzebeständiger
Stahlguss als Chargiersystem
eingesetzt. Der Energiebedarf zur
Erwärmung der Chargiergestelle kann
jedoch deutlich reduziert werden durch
den Einsatz von kohlefaserverstärktem
Kohlenstoff (CFC-Material).
In Bild 6 ist ein Vergleich zwischen CFC-
Material und Stahlguss dargestellt. CFC
besitzt bei hohen Temperaturen eine
deutlich höhere Festigkeit als hitzebeständiger
Stahlguss. Dies führt, zusammen
mit einer geringeren Dichte, zu
deutlich niedrigeren Chargiergestellgewichten,
wie das dargestellte Beispiel
deutlich macht. Trotz der höheren spezifischen
Wärmekapazität von CFC gegenüber
Stahlguss lässt sich damit eine signifikante
Reduzierung des Energiebedarfs
zum Aufheizen des Gestells erzielen. Im
Beispiel in Bild 6 konnte der Energiebedarf
zum Aufheizen auf 1.000 °C durch
Umstellung von Stahlguss auf CFC von
8.232 kJ auf 1.764 kJ reduziert, d.h. eine
Einsparung von 79 % erzielt werden.
Energieeffizienz bei Teilauslastung
der Produktion
Bei Betrachtung des Energieverbrauchs
in Thermoprozessanlagen wird oftmals
nur der Fall der vollen Produktionsauslastung
der Anlagen betrachtet. Bezogen
auf die Gesamtbetriebsdauer einer
Anlage ergeben sich aber auch Teilauslastungszustände,
die zu berücksichtigen
sind.
So werden z. B. in der Automobilindustrie
nach dem SOP eines neuen Getriebes
die Stückzahlen zunächst Stufe für
Stufe angehoben, wie in Bild 7 vereinfacht
dargestellt. Wenn eine Durchlaufanlage
zur Wärmebehandlung der Getriebekomponenten
installiert wird,
so ist diese über einen längeren Zeitraum
schlecht ausgelastet. Dies hat sowohl
ökonomische als auch ökologische
Nachteile, da der Energieverbrauch unnötig
hoch ist. Im Vergleich dazu kann
beim Einsatz eines modular erweiterba-
264 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fa c h b e r i c h t e
ren Systems die Kapazität den tatsächlichen
Produktionserfordernissen angepasst
werden, siehe Bild 7. Im Fall einer
flexiblen Mehrkammeranlage, Bauart
ModulTherm ® , erfolgt die Erweiterung
der Anlage um eine zusätzliche Behandlungskammer
innerhalb eines Zeitraums
von 2 bis 3 Tagen.
In Bild 8 ist der typische Verlauf einer
jährlichen Getriebeproduktion dargestellt.
Häufig wird in den Sommermonaten
die Produktion gedrosselt. Bei Einsatz
einer Durchlaufanlage bleibt der Energieverbrauch
durchgehend auf hohem Niveau.
Wird jedoch ein modular aufgebautes
System eingesetzt, so können je
nach Bedarf einzelne Behandlungskammern
abgeschaltet werden. Somit kann
der Energieverbrauch signifikant reduziert
werden. Bezogen auf die Anlagen
aus Bild 8 konnte der Energieverbrauch
von 6.400 MWh auf 4.800 MWh pro
Jahr gesenkt werden. Dies entspricht einer
Reduzierung des jährlichen Energieverbrauchs
von 25 %.
Leistung
Leistung
Bild 8: Anlagenauslastung in der Getriebeproduktion betrachtet über einen Zeitraum von einem
Jahr
Fig. 8: Equipment utilization in the gear production over a period of one year
Jan April Juli Okt. Dez.
Jan April Juli Okt. Dez.
Energiemanagementsysteme
zur Vermeidung von
Lastspitzen
Bei Betrachtung der Energiekosten ist
nicht nur der tatsächliche Energieverbrauch
von Bedeutung. Die Kosten, die
der Betreiber eines Industrieofens dem
Stromversorger zu begleichen hat, richten
sich auch nach der maximalen Lastspitze,
die der Stromversorger für den
Betreiber bereithalten muss.
Moderne Thermoprozessanlagen sind
daher mit einem Lastmanagementsystem
ausgerüstet, das z. B. ein automatisiertes
An- und Abfahren der Anlage ermöglicht.
Dabei werden Reihenfolge und
Zeitpunkt zum Einschalten der Aggregate
festgelegt. Somit werden Lastspitzen
gesenkt und es wird unnötiges Heizen
vermieden. Bild 9 zeigt beispielhaft eine
Eingabemaske der Anlagenvisualisierung
zum automatisierten An- und Abfahren
einer Thermoprozessanlage.
Bild 9: Automatisiertes An- und Abfahren zur Vermeidung von Lastspitzen (ModulTherm ® -
Anlage)
Fig. 9: Automated start-up and shut-off to avoid energy-peaks (ModulTherm ® system)
Energieeffizienz durch
beschleunigte Prozesse
Wie in Bild 3 dargestellt, tragen die
Wandverluste erheblich zum Energieverbrauch
einer Vakuumanlage bei. Diese
Wandverluste können signifikant reduziert
werden, wenn die Prozesse verkürzt
werden. Nachfolgend werden zwei
Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz
durch beschleunigte Prozesse
näher erläutert.
Konvektive Erwärmung
Da die Wärmeübertragung durch Strahlung
im Temperaturbereich unterhalb
von etwa 700 °C nur sehr langsam erfolgt,
empfiehlt es sich, die Charge zusätzlich
konvektiv zu erwärmen. Dazu
werden die Anlagen mit einem internen
Gasumwälzer ausgerüstet. Zu Prozessbeginn
wird der evakuierte Ofen mit Stickstoff
bis zu einem Druck von 1,2 bis 2 bar
abs. geflutet. Durch die Umwälzung des
Stickstoffs wird die Wärmeübertragung
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
265

Fa c h b e r i c h t e
1000
900
Zeit = 30%
verbessert, was neben einer kürzeren Erwärmdauer
auch zu einer homogeneren
Erwärmung in der Charge führt.
800
700
600
500
400
300
200
100
T K max = 284 K
T V max = 620 K
Konvektive Erwärmung (1,2 bar N 2 )
Vakuum Erwärmung
Bild 10 zeigt, dass die Erwärmdauer einer
dicht gepackten Charge aus Metallbolzen
auf 890 °C in einer heißen Heizkammer
durch Konvektionsbetrieb von
130 min auf 90 min verkürzt wird [5].
Der Wandverlust dieser Anlage beträgt
unter Vakuum 28,5 kW, unter konvektiver
Erwärmung bei 1,2 bar 37 kW. Aufgrund
der verkürzten Erwärmungsdauer
von 1,5 h kann der Gesamtenergieverbrauch
trotz höherer Wandverluste bei
der konvektiven Erwärmung von 62 kWh
auf 56 kWh reduziert werden. Dies entspricht
einer Reduzierung der Wandverluste
im Prozessschritt „Erwärmen“ von
rd. 10 %.
0
0 20 40 60 80 100 120 140
Bild 10: Vergleich des Aufheizverhaltens bei konvektiver Erwärmung bzw. Vakuumerwärmung
Fig. 10: Comparison of heating behaviour during vacuum and convective heating
Bild 11: Aufkohlungstiefe
als Funktion der
Aufkohlungstemperatur
und der Aufkohlungsdauer
(ohne Erwärmung)
[4]
Fig. 11: Carburizing
depth as a function of
carburizing temperature
and carburizing
duration (without
heating) [4]
Bild 12: Energieverbrauch
in kWh bezogen
auf 1 kg Chargengewicht
(Charge
800 kg brutto, Aufkohlungstiefe
1,5 mm
und 12 bar He-Abschreckung)
Fig. 12: Energy consumption
in kWh corresponding
to 1 kg
load weight (load 800
kg gross, carburizing
depth 1,5 mm and 12
bar He-quenching)
Hochtemperatur – Einsatzhärten
Die Niederdruckaufkohlung ist ein diffusionsgesteuerter
Prozess. Mit zunehmender
Temperatur steigt die Diffusionsgeschwindigkeit
stark an und es kommt
zu einer deutlichen Verkürzung der Aufkohlungsdauer,
siehe Bild 11. Außerdem
wird die Grenze zur Karbidausscheidung
hin zu höheren Werten verschoben. Für
unlegierten Stahl (z.B. C15) steigt gemäß
dem Eisen-Kohlenstoff-Diagramm die
Ausscheidungsgrenze von ca. 1,3 % C
bei 930 °C auf ca. 1,65 % C bei 1.030
°C an. Somit können während der Hochtemperaturaufkohlung
in jedem Aufkohlungspuls
höhere Randkohlenstoffgehalte
angefahren werden. Aufgrund
des nun höheren Konzentrationsgefälles
wird eine weitere zusätzliche Verkürzung
der Behandlungsdauern bewirkt, die in
Bild 11 noch nicht berücksichtigt ist.
Beim Aufkohlen von Bauteilen aus 18Cr-
NiMo7-6 auf eine Aufkohlungstiefe von
1,5 mm lässt sich durch Erhöhung der
Aufkohlungstemperatur von 930 °C auf
1.030 °C die Gesamtprozessdauer um
40 % reduzieren. In Bild 12 ist die Auswirkung
auf den entsprechenden Energieverbrauch
dargestellt. Die Werte beziehen
sich auf 1 kg Chargengewicht für
eine Charge mit einem Gewicht von 800
kg brutto. Nach der Aufkohlung werden
die Bauteile mit 12 bar He abgeschreckt.
Durch Erhöhung der Aufkohlungstemperatur
von 930 °C auf 1.030 °C kann
in diesem Fall der Energieverbrauch von
0,61 kWh pro kg auf 0,483 kWh pro kg
reduziert werden. Dies entspricht einer
Reduzierung von 21 %.
266 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fa c h b e r i c h t e
Mit zunehmender Aufkohlungstiefe
nimmt das Verbesserungspotential weiter
zu. So wurden z. B. für den Werkstoff
15CrNi6 bei einer Aufkohlungstiefe von
3 mm eine Gesamtprozesszeitverkürzung
von 55 % nachgewiesen, wenn die
Aufkohlungstemperatur von 950 °C auf
1.050 °C angehoben wird [6].
Anzumerken ist jedoch, dass es bei Aufkohlungstemperaturen
oberhalb 980 °C
zu einer Grobkornbildung bzw. zu einer
Mischkornbildung kommen kann, die sich
bei dynamisch belasteten Bauteilen nachteilig
auf die Bauteillebensdauer auswirken
kann. Um diesem Effekt entgegenzuwirken,
wurden mikrolegierte Werkstoffe
entwickelt, die auch bei hohen Aufkohlungstemperaturen
oberhalb 1.050 °C
nicht zur Grobkornbildung neigen.
Weitere Maßnahmen zur
Steigerung der Energieeffizienz
Neben den bereits beschriebenen Punkten
gibt es weitere Möglichkeiten, die
Energieeffizienz von thermochemischen
Prozessen zu steigern. Diese Möglichkeiten
werden im Folgenden am Beispiel
der Niederdruckaufkohlung von Getriebekomponenten
erläutert. So empfiehlt
es sich kundenseitig, die tatsächlich erforderliche
Wärmebehandlungsspezifikation
zu überprüfen. Falls es möglich
ist, kleinere Aufkohlungstiefen zu spezifizieren,
können die Prozesse verkürzt
werden. Dies führt zu Einsparungen
beim Energieverbrauch durch Wandverluste.
Des Weiteren kann auch mittels verzugsarmer
Wärmebehandlung Energie gespart
werden. Bei verzugsarmer Wärmebehandlung
ist weniger Schleifaufmaß
in der Grünfertigung der Getriebekomponenten
erforderlich. Somit kann eine
kleinere Aufkohlungstiefe spezifiziert
werden, was wiederum zu kürzeren Prozessen
führt. Falls es möglich ist, die Verzüge
derart zu reduzieren, dass die nachfolgende
Hartbearbeitung komplett eliminiert
wird, so entfällt zudem der Energieverbrauch
für die Hartbearbeitung
der Getriebekomponenten.
CO2 emission
[CO2-kg/products-kg]
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Furnace A
Bild 13: CO 2 -Reduzierung beim Einsatzhärten von Getrieben durch Einsatz modularer Vakuumanlagen
[7]
Fig. 13: CO 2 -reduction during case-hardening of transmissions due to the use of modular
vacuum-systems [7]
Bei der Auswahl der Hilfsaggregate wie
Antriebe, Vakuumpumpen und Kompressoren
sollte deren Energieeffizienz
berücksichtigt werden. Es empfiehlt sich
zumindest Komponenten der Effizienzklasse
IE2 auszuwählen. Außerdem müssen
die Ventilatoren exakt ausgelegt
werden.
Es ist davon auszugehen, dass zukünftig
verstärkt sogenannte Kombiprozesse
industriell eingeführt werden, wie z.B.
das Sinterhärten von pulvermetallurgisch
hergestellten Bauteilen. Dabei wird das
Sintern und das Härten der PM-Bauteile
„in einer Hitze“ durchgeführt und somit
wird der Energieverbrauch signifikant reduziert.
Praxisbeispiel für energieoptimiertes
Einsatzhärten in der
Großserie
Im Werk eines japanischen Automobilherstellers
wurde im Rahmen einer Produktionserweiterung
zur Einsatzhärtung
von Getriebebauteilen modulare Vakuumwärmebehandlungstechnik,
System
ModulTherm ® mit Ölabschreckung eingeführt.
Nach erfolgtem Produktionsstart
wurde die Vakuum-Anlagentechnologie
mit der bestehenden, konventionellen
Technologie, d. h. Gasaufkohlen
mit Ölabschreckung in Durchlaufanlagen,
verglichen. Das Ergebnis dieses
Vergleichs ist in Bild 13 dargestellt. Mit
der neuen Vakuum-Anlagentechnologie
ergab sich eine deutliche Energieeinsparung
von 39 %, was nach Umrechnung
gemäß NREA (New & Renewable Energy
Authority) einer CO 2 -Reduzierung von
50 % entspricht. Der Anlagenhersteller
▲
ModulTherm
wurde dafür in 2011 mit einem Preis der
„Agency for Natural Resources and Energy“
ausgezeichnet [7].
Fazit
Motor power
Atmosphere loss
Exhaust loss
Body radiation
Fixtures heat
Work heat
※CO 2
emission coefficient
=0.387 [CO 2
-kg/kWh]
Die energetische Optimierung von Thermoprozessanlagen
ist sowohl unter ökologischen
als auch unter ökonomischen
Gesichtspunkten von großer Bedeutung.
Vakuumwärmebehandlungsanlagen
werden üblicherweise elektrisch beheizt.
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten
die Energieeffizienz dieser Anlagen zu
erhöhen. Mit Hilfe von optimierter Wärmedämmung
des Ofenraums und mit
Chargiergestellen aus kohlenstofffaserverstärktem
Kohlenstoff (CFC) kann der
Energieverbrauch signifikant gesenkt
werden. Modular aufgebaute Systeme
bieten bei Teilauslastung der Produktion
deutliche Vorteile gegenüber Durchlaufanlagen.
Anhand eines Beispiels aus
der Getriebeproduktion wurde gezeigt,
dass bei einem modular aufgebauten
System je nach Produktionsbedarf einzelne
Behandlungskammern abgeschaltet
werden. Dies führte zu einer Reduzierung
des jährlichen Energieverbrauchs
von 25 %. Moderne Thermoprozessanlagen
besitzen ein Energiemanagementsystem
mit automatisiertem An- und Abfahren
der Anlage. Dabei werden Reihenfolge
und Zeitpunkt zum Einschalten
der Aggregate festgelegt. Somit werden
Lastspitzen gesenkt und es wird unnö-
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
267

Fa c h b e r i c h t e
tiges Heizen vermieden. Mit Hilfe von
beschleunigten Prozessen wie z. B. dem
Hochtemperatur-Einsatzhärten kann die
Energieeffizienz deutlich erhöht werden.
Es wurde an einem Beispiel gezeigt, dass
durch Erhöhung der Prozesstemperatur
von 930 °C auf 1.030 °C der Energieverbrauch
pro kg Nutzgut von 0,61 kWh auf
0,483 kWh reduziert wurde. Dies entspricht
einer Einsparung von 21 %. Bei
der Auswahl der Hilfsaggregate, wie Antriebe,
Vakuumpumpen und Kompressoren
sollte deren Energieeffizienz berücksichtigt
werden.
Literatur
[1] Beneke, F. et al.: VDMA-Leitfaden Energieeffizienz
von Thermoprozessanlagen.
VDMA Thermoprozesstechnik, 2011
[2] Heuer, V.; Löser, K.: „Grundlagen der
Vakuumwärmebehandlung“. In: Praxishandbuch
Thermoprozesstechnik, Kapitel
8.2, Vulkan-Verlag, 2010
[3] GTD Graphit Technologie GmbH
[4] Autorenkollektiv AWT-FA 5; AK4: Die
Prozessregelung beim Gasaufkohlen
und Einsatzhärten. Expert Verlag, 1997
[5] Beneke, F.; Schalm, S.: Prozesswärme
– Energieeffizienz in der industriellen
Thermoprozesstechnik. Vulkan-Verlag,
2011, S. 402–410
[6] Koch, A., Steinke, H., Brinkbäumer, F.,
Schmitt, G.: Hochtemperatur-Vakuumaufkohlung
für große Aufkohlungstiefen
an hoch belasteten Rundstahlketten. In:
Der Wärmebehandlungsmarkt 4/2008,
S. 5–7
[7] Information Daido Steel Co. Ltd., to be
published in 2011
Dr. Volker Heuer
ALD Vacuum Technologies
GmbH
Hanau
Tel.: 06181 307-3372
dr.volker.heuer@ald-vt.de
Dr. Klaus Löser
ALD Vacuum Technologies
GmbH
Hanau
Tel.: 06181 307 3366
dr.klaus.loeser@ald-vt.de
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Jürgen Crummenauer, Jörg Vetter, Georg Erkens
Fa c h b e r i c h t e
Oberflächenveredelung mittels
Plasma-Technologie
Plasma Surface Technology
Jürgen Crummenauer, Jörg Vetter, Georg Erkens
Der erfolgreiche Einzug der Plasma-Technologie fand in den Bereichen Kunststoff-
und Elastomer, im Engineering, der Umformung, im Urformen, im Zerspannen,
in der Luft und Raumfahrt, Energietechnik als auch im Maschinenbau
statt. Insbesondere hat diese Technologie sich auch in der Serienproduktion für
große Stückzahlen im Automobilbau bewährt und zwar nicht nur als Problemlöser,
sondern als etabliertes Verfahren, das problemlos in die bestehenden Fertigungslinien
integriert werden kann.
Der Beitrag beschreibt Behandlungen aus der thermochemischen Randschichtwärmebehandlung
wie zum Beispiel Plasma-Diffusionsprozesse bei niedrigen
Temperaturen, Plasmanitrieren und Plasmanitrocarburieren, den IONIT OX ® Prozess,
Plasmanitrocarburieren und Oxidieren, PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition),
PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) oder PACVD
(Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) und Kombinationsbehandlungen
wie Nitrieren und Beschichten, sowie DLC (Diamond-Like Carbon) Beschichtungen.
The successful enter of the plasma technology was taking place in plastic industry,
engineering, forming, machining, racing and semiconductor industry. Particularly
with regard to the automotive industry the plasma technology hasn‘t
only solve problems, it also proved itself as a standard technique in the mass
production.
The report describes thermo chemical treatments for example plasma diffusion
processes at low temperatures, plasma nitriding, plasma nitrocarburizing, the
IONIT OX ® process Plasma nitrocaburizing and oxidizing, PVD (Physical Vapour
Deposition) PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) or PACVD
(Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) and combination treatments like
nitriding and coating as well as DLC (Diamond-Like Carbon) coating.
Einleitung
Mit dem Aufkommen der Plasma-Oberflächentechnik
wurde dieser Technologie
eine hohe Zukunftsperspektive eingeräumt.
In vielen Anwendungsbereichen
ist diese Technologie heute wegweisend
und unverzichtbar. Die gesetzten Ziele an
Anforderungen für Werkzeuge und Bauteile
werden immer höher und können
häufig nur noch durch eine gezielte Oberflächenbehandlung
erreicht werden.
Mit Plasma-Prozessen werden die Eigenschaften
des Bauteils dort verbessert, wo
sie meistens benötigt werden, nämlich
an der Oberfläche bzw. im oberflächennahen
Bereich. Mit Hilfe der Plasma-
Oberflächentechnologie lassen sich
wertvolle Legierungselemente einsparen.
Ressourcen werden geschont, da die Behandlung
oft auch zu kon struk tiven Gewichtseinsparungen
führen kann.
Plasma-Wärmebehandlung
Bei der Plasma-Wärmebehandlung
brennt im Vakuum bei niedrigem Druck
in der Ofenkammer zwischen dem auf
positivem Potenzial bzw. Masse liegenden
Kessel und der Charge eine Glimm-
entladung, die die gesamte zu behandelnde
Charge bedeckt (anomale Glimmentladung).
Dabei werden die Prozessgase,
z. B. Wasserstoff und Stickstoff, ionisiert
und zum Substrat hin beschleunigt.
An der Substratoberfläche entsteht diffusionsfähiger
Stickstoff, der in das Material
eindiffundiert. Die angelegte Spannung
gepulst oder ungepulst, Prozessgaszusammensetzung
und Behandlungsdruck
können genutzt werden, um an
der Werkzeugoberfläche gezielte Eigenschaften
einzustellen.
Bauteile, die besonderen tribologischen,
korrosiven und mechanisch-dynamischen
Lasten ausgesetzt sind, können
durch spezielle Plasma-Nitrierprozesse
widerstandsfähiger und belastbarer gemacht
werden.
Das klassische IONIT ® -Verfahren ist ein
Plasmanitrieren oder Plasmanitrocarburieren,
das im Temperaturbereich
von 350 °C bis 570 °C zur Anwendung
kommt. Schwingungsbeanspruchte Bauteile
werden mit Hilfe dieses Verfahrens
optimiert. Aber auch Reib- und Gleiteigenschaften
sowie die Korrosionsbeständigkeit
können mit einem solchen Prozess
entscheidend verbessert werden.
Geeignet ist diese Technologie sowohl
für alle hochlegierten Stähle (rost- und
säurebeständige Stähle), aber auch für
Super-Legierungen (wie z. B. Inconel)
und für Leichtmetalle wie Titan und Titanlegierungen.
Mit diesem Verfahren
lassen sich in Abhängigkeit von den Legierungselementen
Oberflächenhärten
von bis zu maximal 1.300 HV einstellen.
Der Reibkoeffizient von plasmanitrierten
Oberflächen im Trockenlauf gegen Stahl
liegt meist bei etwa 0,5.
Beim Plasmanitrocarburieren wird im
Gegensatz zum Plasmanitrieren neben
Stickstoff auch Kohlenstoff in die Randschicht
eingebaut. Dieses Verfahren er-
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
269

Fa c h b e r i c h t e
höht nicht nur den Verschleißwiderstand,
sondern auch den Korrosionsschutz
und verbessert zu dem die Reibund
Gleiteigenschaften. Besonders geeignet
ist das Plasmanitrocarburieren
für niedrig legierte Stähle, Einsatzstähle,
Guss- und Sinterwerkstoffe.
Das IONIT OX ® -Verfahren ist eine Kombination
aus Gasnitrocarburieren, Plasmanitrocarburieren
und Oxidieren [1], diese
Technologie verleiht den Oberflächen
nicht nur eine gute Verschleißbeständigkeit,
sondern auch einen exzellenten
Korrosionsschutz. Etabliert hat sich dieses
Verfahren im Automobilbau und in
der Hydraulikindustrie. Dieses Verfahren
macht aus niedrig legierten Stählen
Hochleistungswerkstoffe. Im Einsatz
sind diese veredelten Stähle beim Auto
im Antriebstrang, im Motor sowie Fahrwerk,
in der Hydraulikindustrie bei Kolbenstangen,
Führungsholmen und Zylinderköpfen.
Neben den Erwartungen der Kunden bezüglich
Zuverlässigkeit, Sicherheit und
Funktionalität erfüllen die Plasma-Technologien
noch weitere wichtige Aspekte
der Automobilindustrie:
• Einfachere Fertigungslinien für die Serienproduktion
von großen Stückzahlen
lassen sich mit Hilfe der Plasma-
Nitriertechnologie realisieren
• Fertigungsschritte können eingespart
werden
• die Bauteile können leichter ausgelegt
werden, wodurch wiederum Energie,
aber auch der Materialverbrauch, reduziert
wird.
Durch den Einsatz der Plasma-Technologie
werden die veredelten Oberflächen
nicht nur den Anwendungen und den
Fertigungsaspekten gerecht, sondern die
veredelten Werkstoffe können auch unproblematisch
dem Recycling zugeführt
werden. Ohne weitere Verfahrenschritte
sind solche Bauteile in den Hochöfen der
Stahlindustrie einschmelzbar, denn der
Korrosionsschutz wird durch CrVI-freie
Schichten erzeugt. In die Randzone wird
lediglich Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff
eingelagert.
PVD-Verfahren
Anders als bei den thermochemischen
Prozessen, bei denen die Elemente (N,
C, B, O, S) in die Oberfläche von Stählen
eindiffundiert werden, wird bei Beschichtungsprozessen
wie PVD ein neues
Material auf die Oberfläche des Grundwerkstoffes
aufgebracht. Dabei können
Schichten auf Metall, Keramik-, Kunststoff
und Verbundmaterialoberflächen
appliziert werden. Diese Schichten sind
nur wenige Mikrometer dick und werden
zur Leistungssteigerung und Produktionssteigerung
oder aus rein optischen
und ästhetischen Gründen aufgebracht.
Härte in HV 0.05
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Stahl nitriert
W:C-H auf Hartstoff
Dylyn®
VXN
CrXAlSiN
CrN
CrNmod mit Deckschicht
CrNmulti
TiN
DLC W:C-H+a-C:H
TiCNgrad
Bild 2: Übersicht der Schichthärten verschiedener Schichttypen
Fig. 2: Hardness of different layers
TiCN
Bild 1: Schematische
Illustration der
Schichtstrukturen
und ‐architekturen
Fig. 1: Schematically
description of layer
architectures
AlCrXN
AlTiN
TiAlSiXN
Die fünf wichtigen Hartstoffschichttypen
sind TiN, CrN, TiCN, AlCrN und AlTiN.
Diese bilden die Basis für die Effizienzsteigerung
in den verschieden Industriezweigen.
Neben der Basis sind die beiden
PVD-Schlüsseltechnologien von Sulzer
wie Lichtbogenverdampfen und Magnetron-Sputtern
(dc, rf, HIPAC-Sulzer
HIPIMS) gleichfalls notwendig, um hinsichtlich
anwendungsoptimierter Schichtentwicklung
für die Zukunft gerüstet
zu sein. Nur das Zusammenspiel der
Schichtarchitektur, -zusammensetzung
und der Anlagentechnik ermöglicht ein
individuelles Schichtdesign und kann die
speziellen Anforderungen der einzelnen
Branchen an die Beschichtung und den
Fertigungsprozess auch in Zukunft erfüllen.
Bild 1 zeigt schematisch verschieden
Schichtstrukturen und Architekturen [2].
Neuere Entwicklungen zeigen, dass mikrolegierte
Schichten ein sehr großes Potential
bilden, um den kommenden Herausforderungen
insbesondere in der Zerspantechnik
gerecht zu werden. Beim
Mikrolegieren werden zu den fünf Standardschichten
gezielt geringe Mengen
von seltenen Erden (Yttrium, Cer), Halbmetalle
(Silicium) und / oder Metalle wie
z. B. Vanadium, Molybdän oder Zirkon
legiert. Diese zeichnen sich im Verbund
durch besondere Eigenschaften wie z. B.
270 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fa c h b e r i c h t e
Härte und Temperaturbeständigkeit
(Bild 2 und 3) aus.
1400
Nicht nur Monolagen und Gradientenschichten,
sondern auch Multilagenschichten
im Nanometerbereich sind
heute Stand der Technik und verleihen
den Oberflächen ganz besondere Eigenschaften
in Bezug auf Wärmeleitfähigkeit,
Härte, Duktilität und Erosionsverhalten.
Einsatztemperatur
1200
1000
800
600
400
200
DLC-Beschichtung
Zur Abscheidung von DLC-Schichten
werden plasmaunterstützte chemische
Gasphasenabscheidungen genutzt, eine
besondere Form der chemischen Gasphasenabscheidung
(CVD). Die chemische
Abscheidung wird durch ein Plasma
unterstützt, dabei brennt das Plasma
(z. B. dc oder rf) direkt am zu beschichtenden
Substrat (PACVD).
0
PTFE
DLC W:C-H+a-C:H
CrNmod mit Deckschicht
TiCN
TiCNgrad
TiN
CrN
CrNmulti
VXN
CrNmod mit Deckschicht
Bild 3: Übersicht der Einsatztemperatur verschiedener Schichttypen
Fig. 3: Resistance to oxidation of different layers
AlTiN 65Al45Ti
CrXAlSiN
AlCrXN
TiAlSiXN
DLC-Beschichtungen bestehen aus besonders
reibarmen metallfreien (a-C:H)
oder metallhaltigen, diamantartigen
Kohlenstoffschichten wie z. B. a-C:H:W
(technische Bezeichnung W:C-H). Spezielle
Hochleistungsschichten aus dem
Sulzer Produktspektrum der Marken
DYLYN ® werden mittels PACVD abgeschieden:
CAVIDUR ® und MAXIT ® W-
C:H in einem kombinierten PVD-PACVD-
Verfahren dargestellt.
DLC-Schichten können sich durch ein
spezielles hydrophobes bzw. hydrophiles
Verhalten auszeichnen, sie können besonders
glatt und sehr geringe Reibkoeffizienten
besitzen.
Anwendungsfelder der Plasma-
Technologie
Plasmanitrieren ein Allrounder-
Prozess für Motor, Antriebstränge
und die Kunststoff verarbeitende
Industrie
Beim Plasmanitrieren bzw. Ionitrieren
können zum einen reine Diffusionsschichten
erzeugt werden, ohne dass
an der Oberfläche eine Phasenumwandlung
zu der Eisennitridschicht Fe 4 N stattfindet.
Zum anderen können gezielt auf
den Diffusionszonen Fe 4 N-Schichten
mit definierten Schichtstärken von 1 bis
10 µm erzeugt werden. Angewandt wird
dieses Verfahren, um die Leistung von
schwingungsbeanspruchten Bauteilen
wie z. B. Wellen oder Federn zu steigern.
Im Motor und im Antriebstrang sind die
Komponenten hinsichtlich des Werkstoffs
und der Wärmebehandlung bereits
optimiert. Die Forderung nach
leichteren und kleineren Motoren und
Antriebsträngen lassen sich mit konventionellen
Mitteln nur noch bedingt realisieren.
Durch die zusätzliche Plasma-
Kombi-Behandlung
Eigenspannungen nach dem Nitrieren
Grundlage für die Kombi-Behandlung
sind das Plasmanitrieren sowie eine abschließend
aufgebrachte PACVD-, PVDoder
DLC-Beschichtung [4]. Speziell in
der Umformtechnik, der Kunststoffverarbeitung,
aber auch bei der Zerspantechnik
können durch dieses Verfahren
die Produktionskosten durch längere
Laufzeiten, höhere Schnittgeschwindigkeiten
und durch geringere statistische
Schwankungen in den Werkzeugstandzeiten,
z. B. von Schmiedegesenken, erheblich
gesenkt werden. Bei automobilen
Anwendungen wird sie für hochbeanspruchte
Teile sinnvoll eingesetzt.
Bild 4: Erzeugung
von Druckeigenspannungen
durch
Nitrieren
Fig. 4: Generation
of internal stress by
plasmanitriding
Zug
Eigenspanung
[MPa]
0
-400
Druck
Verbindungsschicht
Randabstand 0,5 [mm]
Temperatur
Behandlungszeit
Nitridbildner
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
271

Fa c h b e r i c h t e
Tabelle 1: Plasmanitrieren im Vergleich zum konventionellen Gasnitrieren
Table 1: Plasma nitriding vs. conventional gas nitriding
Anlagentechnisch
Medienverbrauch
Kühlwasser
Nachverbrennung
Externe Ventilatoren
Externe Heizleistung
Plasmagenerator
Plasmaleistung
Zwangskühlung
Verfahrenstechnisch
Verbindungsschichtaufbau
Porosität der Verbindungsschicht
Diffusionstiefe
Partielles Nitrieren
nitrierung lässt sich jedoch eine weitere
erhebliche Steigerung der Dauerfestigkeit
von schwingungsbeanspruchten
Bau teilen erreichen. Die Druckeigenspannungen
und damit die Dauerfestigkeit
können mit diesem Verfahren
gezielt eingestellt werden. Zu den wesentlichen
Parametern zählen dabei die
Temperatur, die Legierungselemente im
Grund werkstoff und die Behandlungszeit
(Bild 4).
Spitzendrehzahlen und -drehmomente
lassen sich durch die gezielte Behandlung
von Kurbelwellen und Ventilfedern
signifikant steigern. Für Ventilfedern
kann dadurch nicht nur eine Erhöhung
der Dauerfestigkeit um ca. 30 %
erreicht werden, sondern die Nitrierung
kann auch zu einer verkleinerten Bauteilhöhe
und somit zu einem kompakteren
und leichterem Motor führen.
gering
neutral
nicht notwendig
notwendig, hohe Energieabfuhr während des
Behandelns
gering
notwendig
ca. 1,5 A Gleichstrom pro Quadratmeter sind
während der Behandlung notwendig
neutral
langsam
gering
neutral
einfach zu realisieren
Im Bereich der chemischen Industrie
werden vor allem hochfeste und rostund
säurebeständige Stähle eingesetzt.
Diese können beispielsweise für Ventilbaugruppen
hinsichtlich der Verschleißfestigkeit
signifikant verbessert werden.
Hochfeste Stähle werden zu Führungsholmen
und Extruderschnecken für die
Kunststofftechnik verarbeitet, die durch
Plasmanitrieren den erforderlichen Verschleißschutz
erhalten. Die nitrierbaren
Abmessungen reichen bis über 20 m
Länge. Bauteilverzug kann durch hängende
Chargierung und vorsichtige
Prozessführung mit langsamen Aufheiz-
und Abkühlzeiten verhindert werden.
Plasmanitrieren bei niedrigen
Temperaturen für die Lebensmittelund
Chemische Industrie
Die Nitriertemperatur beim Plasmanitrieren
kann bis auf 350 °C abgesenkt
werden. Bei derart niedrigen Temperaturen
sind relativ lange Behandlungszeiten
von 24 bis 48 h notwendig, um
messbare Nitriertiefen erzielen zu können.
Nitriertiefen bis zu 30 µm können
bei entsprechend langen Behandlungszeiten
erzielt werden. Das Verfahren
wird eingesetzt, um korrosionsbeständige
Stähle aber auch Kaltarbeitstähle
mit hohen Cr-Anteilen aufzuhärten
und die Korrosionsbeständigkeit noch
weiter zu verbessern. Anwendungen
finden sich in der Lebensmittelindustrie,
in der chemischen Industrie und der
Kunststoffverarbeitung. Plasmanitrieren
bei tiefen Temperaturen verhindert das
„Fressen“ von Spindeln und vermindert
den Verschleiß an Ventilklappen, ohne
die Beständigkeit gegen aggressive Medien
zu verringern. Bei niedrigen Temperaturen
kann sowohl Stickstoff als
auch Kohlenstoff in die Randzone eindiffundiert
werden.
Plasmanitrocarburieren für Automobilbau,
Hydraulikindustrie und
Maschinenbau
Plasmanitrocarburiert werden Baustähle,
Vergütungsstähle und Einsatzstähle.
Die Behandlungstemperatur liegt
zwischen 520 °C und 580 °C. Durch
den zusätzlichen Einbau von Kohlenstoff
entstehen Fe(C,N)-Schichten, die
sehr verschleißbeständig, aber auch
chemisch stabil sind und einen höheren
Korrosionsschutz bieten als der unbehandelte
Werkstoff. Das Verfahren
wird im Maschinenbau, in der Hydraulikindustrie
und im Automobilbau eingesetzt.
Die Anlagentechnologie lässt
sich sehr gut in die Serienfertigung der
Automobilhersteller integrieren, da das
Verfahren sehr umweltfreundlich ist.
Gegenüber dem Gasnitrocarburieren
hat das Plasmanitrocarburieren in den
letzten 40 Jahren entscheidende Marktanteile
erobert, wobei beide Verfahren
ihre Vor- und Nachteile haben (Tabelle
1). So wachsen beim Plasmanitrocarburieren
die Nitrierschichten sehr dicht
und kompakt auf, während beim Gasnitrocarburieren
die Schichten schneller
wachsen und im Vergleich zu den
im Plasma erzeugten Schichten einen
höheren Porenanteil besitzen. Bei bestimmten
Anwendungen können die
Vorteile beider Technologien zusammengeführt
werden. Eine Kombination
beider Technologien – Gas- und
Plasmanitrocarburieren – findet sich in
dem von Sulzer patentierten Prozess
IONIT OX ® , das den Verschleißschutz
mit dem Korrosionsschutz verbindet.
IONIT OX ® – von der
Problemlösung zum Serienstandard
Vor zehn Jahren kam es bei verschiedenen
Modellen namhafter europäischer
Autoherstellern zu Rückrufaktionen.
Nach ca. 60.000 km Fahrleistung mussten
die Kugelzapfen, ein sicherheitsrelevantes
Bauteil im Fahrwerk, aufgrund
von Korrosion und Verschleiß ausgetauscht
werden. Derzeit werden allein
von Sulzer in Deutschland über 30 Mio.
Kugelzapfen pro Jahr behandelt. Die erzielten
Ergebnisse sind erheblich ausgeweiteter
Korrosionsschutz, niedrige
Reibwerte, verbesserter Verschleißwiderstand,
geringerer Gegenkörperverschleiß,
keine Kontaktkorrosion mit
Aluminium, keine Salzreste im Gewinde
272 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fa c h b e r i c h t e
und nach Bedarf weiches Gewinde [4].
Für den Kunden zählt: Die Bauteile halten
ein Autoleben lang. Bild 5 zeigt eine
Übersicht von Teilen im Auto, die nach
dem IONIT ® - und IONIT-OX ® -Prozess behandelt
werden.
Synchronringe
Ventilfedern
Radausgleichsachse
Kugelzapfen
Schaltachse
Bremsscheiben
Schaltglocken
PVD-Lichtbogenverdampfer
und Magnetron Sputtern
Zur Beschichtung von Werkzeugen mittels
PVD werden im Wesentlichen zwei
industrielle Technologien eingesetzt. Das
sind zum einen Lichtbogenverdampfen
und Magnetron Sputtern [5]. Bei beiden
Verfahren wird an die zu beschichtenden
Substrate eine negative Spannung angelegt,
die bis über –1.000 V betragen
kann und dafür sorgt, dass die Substrate
mit positiv geladenen Ionen beschossen
werden. Um nitridische, karbidische,
oxidische Schichten oder deren Mischungen
abzuscheiden, werden entsprechende
Reaktivgase (N 2 ,O 2 ,C 2 H 2 u. a.) eingelassen.
Beim Arc-Verdampfen werden die positiven
Ionen mittels eines Lichtbogens (Arc)
erzeugt, der zwischen Kammer und dem
auf negativem Potenzial liegenden Target
(Metallspender) brennt. Der Lichtbogen
schmilzt und verdampft das Targetmaterial
(z. B. Chrom, Titan und/oder
Aluminium). Dabei wird bis zu 90 % des
verdampften Materials ionisiert und der
Materialdampf breitet sich ähnlich wie
beim thermischen Verdampfen bzw.
Lichtbogenverdampfen radial vom Target
aus. Durch die negative Spannung
am Substrat wird der ionisierte Metalldampf
zur Substratoberfläche hin beschleunigt,
wo dieser dann kondensiert.
Entsprechend der angelegten Spannung
zwischen Target und Substrat werden
die Substratoberflächen mit Ionen bombardiert,
so dass dort mehr oder weniger
starke Ionenwirkungen erreicht werden,
die zur Einstellung der Eigenschaften der
abgeschiedenen Schicht gezielt genutzt
werden.
Die zweite Möglichkeit, Metall in die
Gasphase zu überführen ist das Kathodenzerstäuben
oder Sputtern mittels
dc, rf oder HIPAC (High Ionisation Plasma
Assisted Coating), der Weiterentwicklung
des reinen gepulsten Hochleistungs-Plussputterns
HIPIMS. Bei dieser
Technologie wird an das Target ein hinreichend
hohes negatives Potential angelegt
(einige 100 V). Durch Magnete
hinter dem Targetmaterial (Magnetron)
Bild 5: Übersicht von Teilen im Auto die nach dem IONIT ® - und IONIT-OX ® -Prozess behandelt
werden
Fig. 5: Selected automotive parts treated by IONIT ® and IONIT OX ®
können die Zerstäubungsprozesse intensiviert
werden. Als Sputtergas wird meist
Argon verwendet.
Die verschiedenen PVD-Technologien
Lichtbogenverdampfen und Magnetron
Sputtern zeichnen sich durch besonders
charakteristische Verfahrensparameter
aus. Die Schichteigenschaften, wie z. B.
Morphologie, Schichtwachstum, die
chemische Zusammensetzung und damit
auch die Härte können gezielt beeinflusst
werden.
DLC-Beschichtung für
Rennsport, die Elektronikindustrie
und Antriebstechnik
Metallhaltige W:C-H-Beschichtungen erhöhen
die Dauerfestigkeit gegenüber
nur einsatzgehärteten Zahnrädern um
10 bis 15 %. Ausschlaggebend hierfür ist
der geringe Reibwert der Schicht, der vor
allem die Wirkung der lokalen Flächenpressungen
herabsetzt, die für Pitting-
Bildung und das Fressen verantwortlich
ist. An Anlasserritzeln, Differenzialkomponenten
und Sonnenrädern von Automatikgetrieben
verhindern DLC-Schichten
den Verschleiß, der bei hoher Last,
kritischen Umfangsgeschwindigkeiten
und ungünstigen Schmierungsverhältnissen
(z. B. Mischreibung bei Kaltstart)
entsteht.
DLC-Schichten vom Typ CAVIDUR ® werden
z. B. im Rennsport in der Motorentechnik
zur Reibung- und Verschleißminderung
an Nockenwellen, Zylinderkolben
und Ventilen eingesetzt. Schichten vom
Typ DYLYN ® finden aufgrund ihres Aufbaus
hart und reibarm bei gleichzeitig
geringer Adhäsionsneigung in der Kunstoffindustrie,
Elektronikindustrie und im
allgemeinen Maschinenbau Anwendungen.
Kombi-Behandlung für hochbelastete
Werkzeuge und Komponenten
Grundlage für die Kombibehandlung
sind das Plasmanitrieren sowie eine anschließende
Hartstoff oder DLC-Beschichtung.
Dabei bleiben die Kerneigenschaften,
wie Härte und Zähigkeit
des Grundwerkstoffes, erhalten. In die
Randzone des Werkstoffs wird Stickstoff
bis zu 0,3 mm eindiffundiert, wodurch
die Härte, Korrosion und die dynamischen
Eigenschaften des Werkstoffs
positiv beeinflusst werden. Die anschließende
Beschichtung wirkt direkt an der
Oberfläche hinsichtlich Verschleißwiderstand,
Adhäsionsneigung, chemischen
Eigenschaften, Temperaturbeständigkeit,
Reib- und Gleiteigenschaften. Bei
langen Nitrierzeiten wird dieser Prozess
in zwei verschieden Anlagen durchge-
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
273

Fa c h b e r i c h t e
Härte in HV0.5
700
600
500
400
300
200
100
0
Single Cycle Prozess
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Tiefe in mm
Bild 6: Bauteile für
die Massivumformung
werden in einem
Zyklus plasmanitriert
und PVD beschichtet
Fig. 6: Components
for heavy forming
are plasma-nitrided
and PVD-coated in
a single cycle
Ebene 1
Ebene 15
Ebene 30
Bild 7: Nitrierhärteverläufe in verschiedenen Ofenpositionen; Werkstoff 16MnCr5, 2 h plasmanitriert
Fig. 7: Plots of nitriding hardness in various furnace positions; material 16 MnCr5, plasma-nitrided
for 2 h
Bild 8: DLC beschichtete Zahnräder aus Maraging-Stahl
für die Luftfahrttechnik
Fig. 8: DLC-coated maraging steel gear components
for the aviation industry
führt. Beim Two-Cycle-Prozess können
die Behandlungszyklen beim Nitrieren
durchaus zwei Tage dauern.
Komplexe Kombiverfahren sind bereits
mit Erfolg im Einsatz. So werden die in
Bild 6 gezeigten hochbelasteten Getriebeelemente
aus einem Maraging-Stahl
während des Nitrierens ausgelagert und
anschließend mit einer reibarmen DLC-
Schicht versehen.
Erfordert die Anwendung kurze Nitrierzeiten,
so lässt sich der Kombiprozess
als Single-Cycle-Prozess allein in einer
PVD-Anlage wirtschaftlicher realisieren.
Dadurch werden zum einen die Durchlaufzeit,
aber auch die Anzahl der Fertigungsschritte
drastisch reduziert. Für die
Kombibehandlung wurde in die PVD-
Technologie die Plasmanitrier-Technologie
integriert. Angewandt wird dieser
Prozess für Warmarbeitstähle, z. B.
Schmiedegesenke (Bild 7) und Umformwerkzeuge,
aber auch für Komponenten
der Automobilindustrie, z. B. aus Einsatzstahl
(Bild 8).
Plasma-Technologie: Trends
und Zukunftsperspektiven
Bauteile und Werkzeuge werden immer
komplexer und mit Standard-Nitrierprogrammen
wird man den Anforderungen
nicht mehr gerecht. In den vergangen
20 Jahren hat sich die Plasmanitrocarburier-Technologie
in der Automobilindustrie
etabliert. Großraum-Nitrieranlagen
wurden in die Fertigungslinien der
Automobilindustrie integriert. Mit zunehmender
CrVI-Problematik wurde für
die Automobilindustrie im Jahre 2000
ein elegantes Verfahren für Verschleiß
und Korrosionsschutz – das IONIT-OX ® -
Verfahren – eingeführt. Dieses ist heute
im Automobilbau nicht mehr wegzudenken.
Heute sucht man beim Nitrocarburieren
nach Verfahren für schnelles
Schichtwachstum und homogenen monophasigen,
porenfreien Schichten, die
besonders für die Mikrozerspanung geeignet
wären.
Großes Potential liegt noch in der chemischen
Industrie, der Kunststoffindustrie
und der Lebensmittelindustrie. Hier
können die Niedertemperatur-Nitrierals
auch Nitrocarburier-Technologielösungen
hinsichtlich Verschleißschutz
und Verbesserung des Korrosionsschutzes
an rost- und säurebeständigen
Stählen bieten. In Kombination mit
der PVD-Technologie ergibt sich hier
ein weites Feld, Werkzeuge und Komponenten
anwendungsorientiert zu optimieren.
Der Innovationstreiber der PVD-Beschichtungstechnologie
ist die Zerspanung.
Wie beschrieben, kommen in diesem
Bereich aufgrund der Vielfalt, der
zu bearbeitenden Werkstoffen, die unterschiedlichsten
Schichten zum Einsatz.
Demgegenüber ist die Automobilindustrie
der Inovationstreiber bei DLC-Schichten.
Zahlreiche beschichtete Komponenten
in Motoren sind bereits in Millionen
Autos im täglichen Einsatz. Im Zuge der
Effizienzsteigerung, der erhöhten spezifischen
Leistung bei kleiner werdenden
Motoren und der Forderung der Emis-
274 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fa c h b e r i c h t e
sionsreduzierung wird Reibungsminderung
im Motorenbau eines der zentralen
Themen der zukünftigen Motorenentwicklung
sein, wobei DLC-Schichten konstruktiver
Bestandteil dieser Entwicklung
sein werden.
In der Kunststoff- und Umformindustrie
sind demgegenüber die am häufigsten
eingesetzten Schichten die CrN-Basis-Schichten,
welche aufgrund ihrer
Duktilität und ihrer chemischen Reaktionsträgheit
in verschiedenen Architekturen
zum Einsatz kommen. Das
PVD‐Beschichten in Großraum-Anlagen,
wie man dies vom Plasmanitrieren
her kennt, ist längst Stand der Technik.
In Langteilanlagen können z. B. Schnecken
und Breitschlitzdüsen bis zu einer
Länge von 4,5 m und einem Durchmesser
von 0,6 m beschichtet werden. In
Großraumanlagen sind Teile bis zu 1,8 m
und einem Durchmesser von 1,5 m beschichtbar.
Fazit
In Zukunft werden Herausforderungen
an Funktionsflächen neue Beschichtungstechnologien
in gleicher Weise vorantreiben,
wie die Entwicklung neuer
Schichtzusammensetzungen und -architekturen.
Die Arc-PVD-, Sputter- und Hybridtechnologie
(Arc, HIPAC) wird sich
hinsichtlich dem gezielten Einsatz neuer
Verdampfer, Targetmaterialien, Sputterquellen
und Pulstechnologien noch weiter
entwickeln. Speziell an den Erosionsschutz,
z. B. Turbinenschaufeln, sind dickere
PVD-Schichten gefordert, die weit
über 5 bis 10 µm hinausgehen sollen.
Als Schlüssel- und Querschnittstechnologie
wird die Plasmawärmebehandlung
und ‐beschichtungstechnik auch in Zukunft
mit überzeugenden Innovationen
aufwarten.
Literatur
[1] Ionit Ox ® Patent EP0753599
[2] Erkens, G.; Vetter, J.; Müller, J.; auf
dem Brinke, T.; Fromme, M.; Mohnfeld,
A.:Plasmagestützte Oberflächenbeschichtung,
Verlag moderne Industrie,
2010
[3] Huchel, U.; Bramers, S.; Crummenauer,
J.; Dressler, S.; Kinkel, S.: Single cycle,
combination layers with plasma assistance.
Surface and Coatings Technology,
Volumes 76–77, Part 1, November 1995,
pp. 211–217
[4] Crummenauer, J.; Hans, R.: Plasmagestützter
Verschleiß- und Korrosionsschutz
an Kugelzapfen. Jahrbuch Oberflächentechnik,
2006, S. 143–148
[5] Vetter, J.: PVD-Verfahren zur Abscheidung
von verschleiß- und reibungsmindernden
sowie dekorativen Schichten.
Praxishandbuch Thermprozesstechnik,
Band 2, 2. Auflage, Vulkan-Verlag, Essen,
2011, S. 666–699
Dr. Jürgen Crummenauer
Sulzer Metaplas GmbH
Tel.: 02204 299-244
juergen.crummenauer@sulzer.com
Dr. Jörg Vetter
Sulzer Metaplas GmbH
Tel.: 02204 299-261
joerg.vetter@sulzer.com
Dr. Georg Erkens
Sulzer Metaplas GmbH
Tel.: 02204 299-354
georg.erkens@sulzer.com
INSERENTENVERZEICHNIS
Firma
Seite
AICHELIN Ges.m.b.H, Mödling, Österreich..................................................................... 4. Umschlagseite
ALD Vacuum Technologies GmbH, Hanau.......................................................................................... 213
Maschinenfabrik ALFING KESSLER GmbH, Aalen.......................................................... 2. Umschlagseite
Hüttinger Elektronik GmbH + Co. KG, Freiburg im Breisgau................................................................ 247
Linn High Therm GmbH, Eschenfelden.............................................................................................. 219
Optris GmbH, Berlin......................................................................................................................... 215
Raytek GmbH, Berlin........................................................................................................................ 251
SMS ELOTHERM GmbH, Remscheid.................................................................................. Titelseite, 217
Marktübersicht.......................................................................................................................305–320
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
275

Fa c h b e r i c h t e
Induktives Randschichthärten
mit hoher Präzision und
Wiederholgenauigkeit
Induction surface hardening with highest accuracy and repeatability
Lars Franze, Harry Krötz, Christian Krause
Um beim induktiven Randschichthärten Ergebnisse von höchster Qualität zu erzielen,
ist es nicht ausreichend die werkstofftechnischen Anforderungen an den
Prozess bis ins kleinste Detail verinnerlicht zu haben. Es muss darüber hinaus
eine Induktionshärteanlage zur Verfügung stehen, die in der Lage ist, diese Anforderungen,
welche sich aus der idealisierten Theorie ergeben, in die Realität
umzusetzen. Die eldec Schwenk Induction GmbH ist bekannt dafür, solche Induktionshärteanlagen
zu bauen, bei denen sowohl die Maschine mit Hilfe eines
Baukastensystems, als auch die Energiequellen, exakt auf die Anforderungen des
jeweiligen Härteprozesses abstimmbar sind.
To achieve results in highest quality with induction surface hardening, it is not
sufficient to internalize every single detail of material engineering. Furthermore,
an induction hardening system has to be present, that is able to convert these
demands coming from the idealized theory, into reality. The eldec Schwenk Induction
Company is known to build such systems, where both, the machine,
using a modular construction system, and the inverter are adjustable to any kind
of hardening process.
Einleitung
Das Randschichthärten mit induktiver
Erwärmung ist ein häufig angewandtes
Wärmebehandlungsverfahren für verschiedenste
hoch beanspruchte Bauteile,
das seit Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt
wird. Das notwendige Equipment,
dazu zählen im Wesentlichen die Energiequellen,
die Maschinen und die bauteilspezifischen
Induktoren, wurden im
Laufe der Zeit kontinuierlich verbessert.
Zu den ersten Anwendungen zu Anfang
des 20. Jahrhunderts zählten die Wärmebehandlung
von Kurbelwellen und
Eisenbahnschienen [1]. Nur wenige Jahre
später wurde das Verfahren auf verzahnte
Bauteile und andere Getriebebauteile
angewendet. Die zur damaligen
Zeit vorhandenen Energiequellen
waren bezogen auf Leistung und insbesondere
der reproduzierbaren Leistungsabgabe
an das zu erwärmende Werkstück
eingeschränkt. Heute stehen dem
Anwender Generatoren bzw. Umrichter
zur Verfügung, die bis zu mehrere Megawatt
an Leistung in sehr kurzer Zeit
mit hoher Reproduzierbarkeit zur Verfügung
stellen können. Das Nutzen hoher
Leistungsdichten bei der induktiven Erwärmung
kann zu einer Verkürzung der
Heizzeit bei gleicher Zieleinhärtungstiefe
führen. Des Weiteren ist diese Methode
interessant, um auftretende Maß- und
Formänderungen, die unter anderem als
eine Folge der Erwärmung des Bauteiles
entstehen, zu minimieren. Das Nutzen
höherer Leistungen stellt neben der
Anforderung an die Energiequelle auch
erhöhte Ansprüche an den Induktor und
an die Maschine. Die Induktoren sind
sowohl durch die zyklisch auftretenden
elektromagnetischen Kräfte (zwischen
Induktor und Werkstück) belastet als
auch durch auftretende Wärmeentwicklung
aufgrund des Stromflusses selbst
und der Strahlungswärme des Bauteiles.
Das Belastungsregime und die Gewichtung
der zuvor genannten Belastungsarten
ist stark abhängig von der jeweiligen
Anwendung, sowie der Anordnung
vom Werkstück zum Induktor. Die Firma
eldec hat in den letzten Jahren, insbesondere
im Anwendungsbereich höherer
Leistungsdichten beim Induktivhärten,
das Induktordesign kontinuierlich, entsprechend
dem Stand der Technik, weiterentwickelt.
Die Induktoren verfügen
über eine hohe geometrische Präzision
und sind der Anwendung entsprechend
auf Steifigkeit und Kühlung ausgelegt.
Im Zusammenspiel mit einer adäquaten
Energiequelle mit reproduzierbarer
Leistungsabgabe und einer Maschine
mit dazu passender Steifigkeit und Geschwindigkeit
lassen sich Anwendungen
sicher realisieren, die höchste Ansprüche
an Reproduzierbarkeit, Qualität und Geschwindigkeit
haben.
Prozess
Die Anforderungen an den induktiven
Erwärmprozess steigen in Bezug auf Reproduzierbarkeit
der Ergebnisse, Qualität,
Taktzeit und Flexibilität. Das Anwendungsspektrum
des induktiven Randschichthärtens
nimmt stetig zu. Viele
Bauteile, die früher einsatzgehärtet wurden
werden heute ganz oder teilweise
induktiv gehärtet. Die Motivation dafür
sind neben der Integrierbarkeit in die Linie
Kosteneinsparungen, welche nicht
278 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fa c h b e r i c h t e
ausschließlich bezogen auf den Wärmebehandlungsprozess,
sondern vielmehr
betreffend der Betrachtung der gesamten
Prozesskette des jeweiligen Bauteils
auftreten. Die Kostenbetrachtung ist dabei
für jede Prozesskette und jedes Bauteil
spezifisch. Ein hoher „Benefit“ ist
dann zu erwarten, wenn auf Prozessschritte
durch das Umstellen auf das Induktionshärten
verzichtet werden kann
oder diese signifikant verkürzt werden.
Dazu gehören der in der Regel der Wärmebehandlung
nachgelagerte Prozesse
wie beispielsweise das Richten von
Bauteilen, das Schleifen oder Läppen. Zu
den Anforderungen, die das Werkstück
betreffen, gehören die Qualität der Mikrostruktur
nach dem Härteprozess, der
Verzug, die Oberflächenqualität und der
Härteverlauf selbst.
Auf mikrostruktureller Ebene ist in der
Regel ein homogenes martensitisches
Gefüge nach dem Härten angestrebt.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine homogene
austenitische Struktur Voraussetzung.
Diese wird durch die Erwärmungsdynamik
bestimmt, welche bei
einer induktiven Erhitzung abhängig ist
von der kontinuierlichen Leistungsbereitstellung
der Energiequelle (auch beim
Überschreiten der Curie-Temperatur!)
und den Wärmequellen, die im Bauteil
induziert werden. Daneben spielt natürlich
auch die Ausgangsstruktur eine große
Rolle, bei der der Kohlenstoff bzw.
die Karbide schon möglichst fein verteilt
vorliegen sollten. Um eine martensitische
Gefügeumwandlung zu erzeugen, ist es
weiterhin notwendig nach der Austenitisierung
eine bestimmte Mindestabkühlgeschwindigkeit
zu erreichen.
Beim induktiven Randschichthärten treten,
wie bei jedem Härteverfahren das
auf Martensitbildung beruht, Maß- und
Formänderungen auf. Ziel ist es immer,
die auftretenden Verzüge so gering wie
möglich zu halten. Generell kann man
sagen, dass die Maß- und Formänderungen
nach dem Härten geringer ausfallen,
wenn weniger Wärme ins Bauteil eingetragen
wird und wenn die Einhärtungstiefe
gering ist. Dies erzielt man mit einem
möglichst effizienten kurzen Erwärmungsprozess,
dem auch ein entsprechend
dynamischer Abkühlprozess nachgeschaltet
ist. Natürlich ist trotz dieser
Maßnahmen darauf zu achten, dass eine
homogene und ausreichend umgewandelte
Mikrostruktur gebildet wird.
Bild 1: Beispielhafter
Einschwingvorgang
des Induktorstroms
eines MF-
Generators. Bei einem
HF-Generator
liegen die Einschwingzeiten
bei
nur 30 bis 40 ms
Fig. 1: Transient oscillation
of the coil
current, exemplary
for a MF generator.
The transient oscillation
of an HF generator
with 30 to
40 ms is even faster
Die Zunderbildung beim Erwärmen an
Atmosphäre spielt bei vielen Prozessen
eine wichtige Rolle. Vor allem die
der Wärmebehandlung nachgelagerten
Prozesse profitieren von einer möglichst
dünnen Zunderschicht. Kurze Erwärmungszeiten
können die Zunderbildung
minimieren und somit ggf. eine Alternative
zum aufwendigen und teuren
Erwärmen unter Schutzgas sein.
Die Anforderungen an den Härteverlauf
nach dem Induktionshärten sind von
Bauteil zu Bauteil verschieden. Je nach
Geometrie und geforderter Einhärtungstiefe
sind unterschiedliche Leistungen,
Frequenzen und Heizzeiten zielführend.
Der Härteverlauf wird in der Regel durch
eine Prozessentwicklung auf der jeweiligen
Maschine mit entsprechender Energiequelle
und Induktor eingestellt. Für
den zuverlässigen Produktionsablauf ist
es von enormer Wichtigkeit, reproduzierbare
Härteergebnisse zu erzielen.
Dazu gehören eine präzise Stromabgabe
der Energiequelle, ein genauer und der
Applikation hervorragen angepasster Induktor
mit gut reproduzierbarer Geometrie
und eine Maschine mit entsprechend
guter Dynamik sowie Positioniergenauigkeit.
Energiequelle
Wie oben beschrieben, verlangt das induktive
Randschichthärten eine Umrichtertechnologie,
welche in der Lage ist,
die benötigte Energie reproduzierbar an
den Prozess abzugeben. Grund hierfür
sind die bereits angesprochenen, kurzen
Heizzeiten und häufig engen Toleranzen
des Zielhärteverlaufs. Um die
notwendige hohe Energiedichte in das
Bauteil zu induzieren, ist ein Induktorstrom
von mehreren Tausend Ampere
notwendig. Zudem darf die Heizzeit,
abhängig von der Anwendung, nur wenige
100 ms bis einige Sekunden betragen.
Zeitliche Unterschiede im Einschwingverhalten
des Umrichters oder Schwankungen
in der in dieser kurzen Zeit übertragenen
Energie würden zu Abweichungen
im Härteverlauf und somit zu nicht
reproduzierbaren Härteergebnissen führen.
Eldec-Generatoren zeichnen sich dadurch
aus, diese Anforderungen in bester
Manier zu beherrschen. Die zum Einsatz
kommenden Umrichter sind nicht
nur in der Lage extrem hohe Induktorströme
zu generieren, sondern diese
auch reproduzierbar und mit einem hohen
Maß an Genauigkeit in ihrer Amplitude
einzustellen (Bild 1).
Nach einem Heizvorgang wird dem Maschinenbediener
als Rückmeldung für die
abgegebene Generatorenergie ein Zahlenwert
übermittelt, welcher durch ein
aufintegrieren des geflossenen Stroms
gebildet wird. Dieser Zahlenwert repräsentiert
von seiner Einheit her eine Ladungsmenge,
wird aber aus historischen
Gründen als Energiewert bezeichnet.
Durch diesen Energiewert hat der Maschinenbediener
stets eine nachvollziehbare
und belegbare Kontrolle für den erfolgreichen
Härtevorgang des jeweiligen
Bauteils (Bild 2).
Ein weiteres Aushängeschild für eldec-Generatoren
und ein Alleinstellungsmerkmal
ist das Beherrschen von
zweifrequenten Induktorströmen bis in
den Megawattbereich. Grund hierfür ist
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
279

Fa c h b e r i c h t e
Induktionshärteanlagen MIND
Der oben beschriebene Prozess stellt
hohe Anforderungen an die Präzision
und zusätzlich an die Dynamik einer Induktionshärteanlage.
Die bislang am
Markt vertretenen Maschinen für induktive
Härteaufgaben werden vor allem
hinsichtlich Ihrer Dynamik diesen Anforderungen
nicht gerecht.
Bild 2: Energiewert, aufgezeichnet über 3.000 Härtevorgänge
Fig. 2: Energy value, recorded over 3,000 hardening operations
eine von eldec patentierte Umrichtertopologie,
welche auf unerreichte Weise
die beiden Frequenzanteile MF und HF simultan
auf einen gemeinsamen Induktor
schalten kann (Bild 3). Beide Frequenzanteile
sind in ihrer Leistung voneinander
unabhängig einstellbar, womit eine optimale
Anpassung an die vorgegebenen
Anforderungen möglich ist, welche sich
aus der Bauteilgeometrie und dem gewünschtem
Härteverlauf ergeben. Dieser
Generator-Typ wird SDF-Generator
genannt (Simultaneous Dual Frequency)
und beinhaltet zwei eigenständig arbei-
Bild 3: Induktorstrom
eines SDF-
Generators mit zugeschalteter
HF-Frequenz
Fig. 3: Coil current
of a SDF generator
with modulated HF
frequency
tende Umrichter, je einen für MF- und
HF-Ströme.
Obwohl die MF-und HF-Umrichter Leistungen
bis in den Megawattbereich abgeben
können, sind die Generatoren auf
Grund ihrer kompakten Bauweise und
der Verwendung eines Ausgangstransformators
und gekühlten Energiekabels,
dem Schlauchpaket, leicht in eine
Maschine integrierbar. Alle Generatoren
können mit einer Profibus-Schnittstelle
ausgerüstet werden, die es erlaubt, den
Generator durch eine übergeordnete
Steuerung anzusprechen.
Vor diesem Hintergrund hat eldec den
Induktionshärteanlagen-Baukasten
MIND (Modulare Induktionshärteanlagen)
entwickelt. Die Anforderungen an
dieses Konzept ergeben sich aus den
oben beschriebenen Prozessbedingungen.
Eine besondere Rolle spielen dabei
die kurzen Erwärmzeiten. Um auch innerhalb
dieser Zeiten ein gleichmäßiges
Härtebild über den Bauteilumfang zu erzielen,
sind Rotationsgeschwindigkeiten
des Werkstücks von bis zu 1600 min –1
erforderlich.
Maßgeblich für ein gutes Härtebild und
einen erfolgreichen Prozessverlauf ist das
anschließende Abschrecken des Bauteils.
So sind aufgrund des hohen Beschleunigungsvermögens
und einer hohen Endgeschwindigkeit
der Achsen (Bsp. Z-Achse
a=15 ms –2 / v=30 m min –1 ) Verfahrzeiten
für die Bewegung in die Abschreckposition
von 0,2 s möglich. Randbedingungen
für die Erreichung dieser Kennwerte
sind vor allem ein konsequenter
Leichtbau, sowie eine hohe Steifigkeit
des Achssystems. Eine der elementaren
Forderungen ist, dass die unter den dynamischen
sowie statischen Belastungen
auftretenden Verformungen am Maschinenständer
sowie am Z-Schlitten den
Wert von 0,02 mm nicht unterschreiten.
Unter Annahme des größten Lastkollektiv
konnte dies durch FEM - Berechnungen
nachgewiesen werden (Bild 4).
Ein wesentliches Ziel des Konzepts war
es, einen funktionellen Modulbaukasten
zu schaffen, welcher nahezu alle herkömmlichen
Induktionshärteaufgaben
abbilden kann und darüber hinaus auch
komplexen Aufgaben gewachsen ist. Dadurch
wird dem Kunden eine große Individualität
seiner Anlage ermöglicht. So
bestehen die kundenspezifischen Grundmodule
wie z. B. das Tischmodul, das
Basismodul oder das Anlassmodul aus
standardisierten Baugruppen. Die Möglichkeiten
für ein individuelles Anlagenkonzept
multiplizieren sich durch Baureihenbildung
einiger Funktionsbaugruppen.
Zu nennen sind hier das Basismodul
750 und 1500, mit denen sich un-
280 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fa c h b e r i c h t e
terschiedliche Werkstückeinspannlängen
und Induktorverfahrwege realisieren lassen.
Weitere Varianten ergeben sich aus
der Möglichkeit unterschiedliche Tischmodule
(600 mm, 900 mm, 1200 mm
Durchmesser) für unterschiedliche Werkstück-
oder Schalttellerdurchmesser einzusetzen.
Insbesondere bei den Hauptantrieben
bietet der Baukasten eine große Palette.
Dabei reicht die Auswahl vom einfachen
Hauptspindelantrieb mit frequenzgeregeltem
Drehstrommotor für den Einspindelbetrieb
bis zum dynamischen Servomotorantrieb.
Für reine Schalttelleranlagen
stehen Rundschalttischantriebe in
verschiedenen Teilungen bereit. Besonders
universelle Anlagenkonzepte lassen
sich mit dem C-Achsantrieb (NC) realisieren.
Die Basis dieses Antriebs ist ein
Torque-Motor mit dem typisch hohen
Drehmoment und mit außergewöhnlich
hoher Nenndrehzahl. Dieser Antrieb ermöglicht
auf ein und derselben Anlage
wahlweise den Betrieb eines Schalttellers
(bis ∅ 600 mm, siehe Bild 5) oder den
Einspindelbetrieb (bis 1600 min –1 , siehe
Bild 6). Dabei darf das Umrüsten maximal
10 min in Anspruch nehmen und
Bild 4: Vernetzte Falschfarbendarstellung der Verformung des Z-Schlittens
Fig. 4: Meshed false color rendering of the deformation of the Z slide
es beschränkt sich auf die Montage des
Schalttellers sowie des Handbelademoduls.
Sowohl komplexe Einzweckanlagen für
einen Werkstücktyp mit mehreren Härtestationen
als auch universelle Mehrzweckanlagen
für verschiedene Werkstücktypen
– in allen Anlagen lassen
sich wahlweise eine NC-Steuerung (Siemens)
oder eine SPS-Steuerung (Mitsubishi)
einsetzen. Dabei wird bereits beim
Einsatz der SPS-Steuerung und dem integrierten
motion-controller nahezu vol-
Bild 5: MIND 750 mit Handbelade modul
Fig. 5: MIND 750 with manual load module
Bild 6: MIND 750 für Einspindelbetrieb
Fig. 6: MIND 750 with single spindle operation
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
281

Fa c h b e r i c h t e
Insbesondere ist der kompakte Aufbau
der Anlagen bemerkenswert. So lassen
sich bereits bei Maschinenabmessungen
von nur 2800 mm x 1200 mm (L x B) ein
8-fach-Schaltteller (∅ 900 mm) inklusive
Prüfstation, Härtestation, Nachkühlstation,
Anlassstation und Trocknungsstation
integrieren. Zusammen mit den
kompakten eldec-Generatoren ergeben
sich für den Kunden Anlagenlayouts mit
sehr geringem Platzbedarf. Bei Generatorleistungen
bis 150 kW wird der Generator
standardmäßig in der Maschine
montiert.
Literatur
[1] Mühlbauer A.: History of induction
heating and melting, Ed. Vulkan-Verlag
GmbH, Essen (Germany), 2008, p. 202,
ISBN 978-3-8027-2946-1
Dipl.-Ing. Lars Franze
Eldec Schwenk Induction GmbH
Dornstetten
Tel.: 07443 9649-65
lars.franze@eldec.de
Bild 7: MIND 750-L Schalttelleranlage mit NC-Steuerung
Fig. 7: MIND 750-L Indexing table with NC control
le NC-Funktionalität erreicht. So besteht
neben den übersichtlichen Eingabemasken
mit intuitiver Menüführung für
allgemein übliche Härteprozesse auch
die Möglichkeit, Programme für komplexere
Härteoperationen selbst zu erstellen.
Beim Design der Baukasten-Module wurde
weiterhin großer Wert auf Ergonomie
hinsichtlich Bedienung und Wartung gelegt.
Optisch äußert sich dies unter anderem
in der halbrunden Bauform der Prozesszelle,
welche in Verbindung mit dem
Türkonzept eine äußerst komfortable Einrichtung
des Prozesses zulässt (Bild 7).
Dr. Harry Krötz
Eldec Schwenk Induction GmbH
Dornstetten
Tel.: 07443 9649-26
harry.kroetz@eldec.de
Dr.-Ing. Christian Krause
Eldec Schwenk Induction GmbH
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282 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fo r s c h u n g a k t u e l l
Numerische Untersuchungen induktiver
Erwärmungsprozesse für das
Presshärten
Holger Schülbe, Marcel Jestremski, Bernard Nacke
Hochfeste Stähle etablieren sich mehr
und mehr in industriellen Anwendungen.
Insbesondere pressgehärtete Bauteile
werden wegen ihrer Vorteile für den
Leichtbau zunehmend eingesetzt. Die
Verwendung dieser Materialien in der
Serienfertigung mit kurzen Taktzeiten
erfordert effiziente Erwärmungsmethoden.
Aus diesem Grund wird der Einsatz
einer induktiven Erwärmung interessant.
Die wesentlichen Vorteile der induktiven
Erwärmung sind die berührungslose
Erwärmung mit hohen Leistungsdichten
bei gleichzeitig hohen Wirkungsgraden
und die einfache und schnelle Prozesssteuerung.
Im Gegensatz zu konventionellen
Erwärmungsmethoden ist es
möglich, Bauteile gezielt inhomogen zu
erwärmen, um unterschiedliche Materialeigenschaften
einzustellen. Verschiedene
Erwärmungskonzepte sind denkbar.
Auch eine Kombination mit konventionellen
Erwärmungsmethoden ist realisierbar,
wodurch die jeweiligen Vorteile
der einzelnen Konzepte ausgenutzt werden
können.
Der folgende Artikel beschreibt ein Simulationswerkzeug
für die numerische
Berechnung der Erwärmung eines Bleches
für den Presshärteprozess. Mit Hilfe
des Modells wurden erste exemplarische
Untersuchungen durchgeführt, um die
Unterschiede von verschiedenen Erwärmungskonzepten
darzustellen.
Einleitung
Heutzutage werden hauptsächlich konventionelle
Erwärmungsanlagen, die
mit Gas oder Öl betrieben werden, für
die Erwärmung von Werkstücken aus
hochfestem Stahl eingesetzt. Diese Anlagen
arbeiten alle nach dem gleichem
Erwärmungsprinzip. Die Energie wird
dem Werkstück über die Oberfläche zugeführt.
Dieses Erwärmungsprinzip hat
aber entscheidende Nachteile bzw. Einschränkungen:
begrenzte Leistungsdichte,
geringe Vorschubgeschwindigkeiten,
große Anlagenabmessungen, von Hause
aus intensive Zunderbildung auf der
Materialoberfläche aufgrund der langen
Erwärmungszeiten und eine größere
Umweltbelastung. Zum Aufwärmen
und Abkühlen der Anlagen werden lange
Zeiten benötigt, die einhergehen mit
großen thermischen Verlusten und hohem
Energieverbrauch. Außerdem haben
diese Anlagen eine große thermische
Trägheit und erfordern einen großen
Aufwand an Wartung. Neben diesen
ganzen Nachteilen haben solche
konventionellen Erwärmungsanlagen
aber auch einen wichtigen Prozessvorteil,
da sie die Werkstücke im Allgemeinen
auf eine homogene Temperatur erwärmen.
Nahezu unabhängig von der
Werkstückgeometrie oder von bereits
erfolgten Umformschritten stellt sich
eine homogene Temperatur quasi automatisch
ein. Die Wärmeübertragung
über die Materialoberfläche führt zu
einer gleichmäßigen Erwärmung über
das ganze Werkstück. Da dieses Erwärmungsprinzip
lange Erwärmungszeiten
benötigt, kommt es durch Wärmeleitung
zu einem Ausgleich der Temperatur
im gesamten Werkstück. Aber der große
Vorteil der homogenen Erwärmung
ist gleichzeitig auch eine Einschränkung
der Prozessflexibilität. Eine inhomogene
Erwärmung, welche die Einstellung
unterschiedlicher Materialeigenschaften
innerhalb eines Werkstückes erfordert,
ist nur mit großem Aufwand und mäßigen
Erfolg zu realisieren.
Im Vergleich zu konventionellen Erwärmungsmethoden
bietet die induktive Er-
wärmung zahlreiche Vorteile. Diese sind
im wesentlichem im Erwärmungsprinzip
begründet, da die Wärme berührungslos
direkt im Werkstück erzeugt wird.
Die Vorteile sind u. a. eine theoretische
unbegrenzte Leistungsdichte, kurze Erwärmungszeiten,
hohe Wirkungsgrade,
einfache und schnelle Prozesssteuerung,
geringe Anlagenabmessungen und hohe
Prozessflexibilität.
Bei der Auslegung von Induktionserwärmungsanlagen
müssen verschiedene
Dinge berücksichtigt werden. Außerdem
ist gerade beim Presshärteprozess eine
genaue Kenntnis des Temperaturverhaltens
für eine erfolgreiche Prozessauslegung
unerlässlich. Aus diesen Gründen
wurde für eine sorgfältige Analyse aller
Effekte ein entsprechendes Simulationsmodell
entwickelt, welches die detaillierte
Betrachtung des gesamten thermischen
Prozesses ermöglicht. Zu diesem
Zweck wurde eine spezielle Vorgehensweise
zur Modellierung des elektromagnetisch-thermisch
gekoppelten Prozesses
gewählt. Diese ermöglicht zum einen
Werkstücke mit unterschiedlichen Geometrien
zu betrachten und zum anderen
auch die Effekte beim Vorschub des
Werkstücks genau darzustellen.
Theoretischer Hintergrund
Induktionserwärmung
Für die induktive Erwärmung von Flachmaterial
gibt es zwei unterschiedliche
Varianten. Sie unterscheiden sich durch
die Richtung des resultierenden elektromagnetischen
Flusses der Induktionsspule
– Längs- oder Querfeld.
Bei der Längsfelderwärmung umschließt
eine Induktionsspule das zu erwärmende
Material. Ein Strom in der Spule erzeugt
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
283

Fo r s c h u n g a k t u e l l
ein elektromagnetisches Feld B → mit einem
Fluss senkrecht zum Querschnitt des Materials
(Bild 1). Durch dieses elektromagnetische
Feld werden Wirbelströme auf
der Oberfläche des Materials induziert,
die sich im Querschnitt (in Bild 1 dargestellt
als Weg „S“) schließen. Die Tiefe
dieses Stromflusses – die elektromagnetische
Eindringtiefe – wird von verschiedenen
Materialeigenschaften und vor allem
von der Frequenz des Spulenstromes beeinflusst.
Der induzierte Strom erwärmt
das Material durch Joulsche Wärmeverluste.
Dieses Erwärmungskonzept bietet
einen hohen Wirkungsgrad, wenn das
Verhältnis zwischen Materialdicke und
Eindringtiefe im Bereich von 3 bis 5 eingestellt
wird. Durch die maximal erreichbaren
Frequenzen der Stromversorgung
des Induktors (< 1 MHz) ist der mögliche
Einsatzbereich damit beschränkt. Unter
Berücksichtigung dieser Tatsache ist
die Materialstärke, die zufriedenstellend
über den Curie-Punkt (rund 760 °C) erhitzt
werden kann, auf etwa 1 mm begrenzt.
Allerdings kann dieser Effekt am
Curie-Punkt auch vorteilhaft eingesetzt
werden, um die Temperatur automatisch
zu kontrollieren.
Die zweite Variante der induktiven Erwärmung,
die so genannte induktive
Querfelderwärmung, arbeitet in der Regel
mit zwei Induktoren, die oberhalb
und unterhalb des zu erwärmenden Bleches
angeordnet sind. Das elektromagnetische
Feld, durch einen Strom von
einer bestimmten Frequenz in den Induktorspulen
erzeugt, ist senkrecht zur
Materialoberfläche orientiert. Durch die
entsprechende Gestaltung der Induktorspulen
ist es möglich, die Ströme im
Blech und hiermit die Temperatur gezielt
zu beeinflussen und somit je nach
Bedarf homogene oder ungleichmäßige
Erwärmungen einzustellen. Dies bedeutet
jedoch auch, dass das System sorgfältig
und genau ausgelegt werden muss,
um ein homogenes Temperaturprofil mit
einer induktiven Querfelderwärmung zu
Bild 1: Prinzipbild
der induktiven
Längsfelderwärmung
erreichen. Die induktive Querfelderwärmung
hat sogar Vorteile gegenüber der
induktiven Längsfelderwärmung, wie
höhere Effizienz und der Möglichkeit,
extrem dünne Materialien, egal ob Stahl
oder NE-Metalle, ohne Einschränkungen
zu erwärmen.
Die Induktionserwärmung ist nicht dafür
prädestiniert, die Temperatur zu halten,
wie es z. B. für metallurgische Aspekte
erforderlich sein kann. Es ist vielmehr
eine Methode für das schnelle
Aufheizen. Prinzipbedingt ist sie nicht
geeignet nur Wärmeverluste auszugleichen.
Wenn mittels induktiver Erwärmung
über eine längere Distanz ständig
eine kleine Energiemenge in ein Werkstück
zugeführt werden soll, dann sind
die elektrischen Verluste der Spule viel
größer als die benötigte Energie, die
dem Werkstück zugeführt werden soll,
um dessen Wärmeverluste zu decken.
Konventionelle Öfen mit sehr guter Isolierung
und angepasster Strahlungstemperatur
sind zur Deckung von Wärmeverlusten
im Werkstück wesentlich
effektiver.
Erwärmungskonzepte für den Presshärteprozess
Unter Berücksichtigung der oben erläuterten
Hintergründe ist es offensichtlich,
dass die induktive Erwärmung den
Erwärmungsprozess für das Presshärten
verbessern kann [2]. Aber es ist keine
einfache Patentlösung für den Austausch
konventioneller Erwärmungsanlagen.
Eine Kombination mit anderen Erwärmungsmethoden
ist hingegen sehr
vielversprechend. In diesem Fall wird
die induktive Erwärmung als „Booster“
eingesetzt, da sehr hohe Leistungsdichten
erreicht werden können. Hierdurch
kann die Erwärmungszeit bzw. der nötige
Bauraum für die Erwärmungsanlage
stark reduziert werden. Andere Wärmequellen
dienen dann der Erwärmung
auf Endtemperatur mit der Möglichkeit
des Temperaturausgleichs im Werkstück.
Zum Beispiel sind heutzutage leistungsstarke
Infraroterwärmer verfügbar.
Die Längsfelderwärmung ist sehr praktikabel
wegen des unkomplizierten Aufbaus
und der erreichbaren homogenen
Temperaturen. Eine Begrenzung der Einsetzbarkeit
ist in dem eingeschränkten
Temperaturbereich für geringe Materialstärken
begründet. Auf der anderen
Seite kann dieser Effekt in einigen Fällen
auch vorteilhaft eingesetzt werden,
um die Temperatur im Bereich des Curie-Punktes
einzuregeln. Liegen die Zieltemperaturen
bei der induktiven Längsfelderwärmung
über dem Curie-Punkt,
werden extrem hohe Frequenzen benötigt
und die minimale Dicke des Werkstücks
ist noch begrenzt. Die induktive
Bild 2: Mögliche Erwärmungskonzepte mit induktiver Erwärmung für den Presshärteprozess:
1) Kombination aus induktiver Längsfelderwärmung und konventioneller Erwärmung zur Erwärmung
im Vorschub; 2) kombinierter Erwärmungsprozess für eine Standerwärmung;
3) Querfelderwärmung für endloses Band mit Warmschere vor dem Umformprozess;
4) Erwärmung durch mehrere kleine induktive Querfelderwärmer
284 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fo r s c h u n g a k t u e l l
Querfelderwärmung hingegen ist optimal
für einen konstanten Blechquerschnitt
und endloses Band. Speziell für
dünne Materialien ist diese Methode die
beste Wahl, denn es gibt keine Beschränkung
bezüglich der maximalen Temperatur.
Bild 2 zeigt vier mögliche Konzepte
für bereits zugeschnittene Bleche und
Endlosband.
Bild 3: Konzept zur
numerischen Modellierung
der elektromagnetisch-thermischen
Effekte inklusive
der Berücksichtigung
des Vorschub
des Werkstücks
Simulationskonzept
Zur Simulation des kompletten Erwärmungsprozesses
wurde ein numerisches
Modell entwickelt, welches eine genaue
Untersuchung aller Aspekte des Prozesses
ermöglicht (Bild 3). Je nach Ziel der
Untersuchung wird ein Ausschnitt des
Erwärmungsprozesses betrachtet. Das
bedeutet, dass ein bestimmter Weg des
zu erwärmenden Werkstücks betrachtet
wird. Zum Beispiel von einer Position
vor dem Induktor bis es komplett
den Induktor durchfahren hat. Dieser
Weg wird nun in zahlreiche kleine Abschnitte
unterteilt. In jedem Abschnitt
hat das Werkstück relativ zum Induktor
immer eine andere Position. Das
Werkstück wird somit durch den Induktor
transportiert. Entsprechend der Anzahl
der Abschnitte bzw. der Anzahl der
geometrischen Anordnungen werden
Simulationen durchgeführt. Für die numerische
Berechnung jeder geometrischen
Anordnung erfolgt eine harmonische
elektromagnetische Simulation
zur Bestimmung der Wärmequellenverteilung.
Im Anschluss wird eine transiente
thermische Berechnung zur Bestimmung
der Temperaturverteilung für diese
Anordnung durchgeführt. Die Länge
des Abstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Positionen des Werkstücks
und die entsprechende Zeit der
transienten Berechnung ergibt die Vorschubgeschwindigkeit.
Im Prinzip sind
die elektromagnetischen und thermischen
Simulationen jeweils eigenständige
Modelle, zwischen denen aber
die Wärmequellenverteilungen und die
Temperaturverteilungen ausgetauscht
werden. Somit wird auch gewährleistet,
dass jeweils temperaturabhängig die
richtigen Materialdaten verwendet werden.
Durch die gewählte Vorgehensweise
ist für den gesamten Prozess ein thermisches
Modell vorhanden, welches zur
Auswertung des Temperaturverhaltens
betrachtet werden kann. Das gewählte
Simulationskonzept bildet den realen
Prozess weitestgehend exakt nach.
Somit können auch die Effekte, die am
Anfang und Ende des Werkstücks beim
Durchlaufen durch den Induktor entstehen,
genau betrachtet werden. Dies
ist insbesondere bei kurzen Induktoren
wichtig.
Die folgenden Untersuchungen zeigen
die Ergebnisse für drei Fälle. Der erste
ist eine konventionelle Erwärmung. Der
zweite und dritte Fall beschreibt eine Induktionserwärmung
kombiniert mit einem
nachgeschalteten konventionellen
Ofen für die Übergangszeit zur Materialumwandlung
(siehe erstes Konzept im
Bild 2). Im zweiten Fall liegt die Zieltemperatur
der Vorerwärmung durch die
Induktion im Bereich des Curie-Punktes
und der dritte Fall ist auf eine Zieltemperatur
der Induktionserwärmung
von etwa 900 °C ausgelegt. Die Übergangszeit
für die Diffusion vor dem
Umformungsprozess ist auf 300 s festgelegt.
Für die Untersuchungen wurden exemplarisch
zwei unterschiedliche Geometrien
der zu erwärmenden Bleche ausgewählt.
Ein Werkstück hat eine rechteckige
Form – 150 mm x 300 mm. Die
andere Werkstückgeometrie hat einen
sich verändernden Querschnitt und ist
trapezförmig mit der gleichen Länge von
300 mm und einer abnehmenden Breite
von 150 mm auf 50 mm. Für die untersuchte
Blechstärke von 1,2 mm sind
zwei verschiedene kurze Induktionsspulen
unter Berücksichtigung der richtigen
Eindringtiefe verwendet worden. Hierzu
wurde je nach Zieltemperatur die Arbeitsfrequenz
entsprechend angepasst.
Die Vorschubgeschwindigkeit der Bleche
wurde auf 5 m/min festgelegt.
Natürlich sind alle hier verwendeten Parameter
inklusive der Form der zu untersuchenden
Bleche exemplarisch. Die Untersuchungen
sollen lediglich das Potenzial
des numerischen Modells zeigen und
demonstrieren, welche Unterschiede bei
verschiedenen Erwärmungskonzepten
auftreten.
Ergebnisse der numerischen
Untersuchungen
Konventionelle Erwärmung
Die Simulation der konventionellen Erwärmung
dient dem Vergleich mit der
induktiven Erwärmung. Da der Ofen in
Relation zu dem zu erwärmenden Blech
sehr lang ist, kommt es im Einlauf und
Auslauf des Induktors nur zu geringen
Auswirkungen auf die Temperaturhomogenität.
Somit kann das Modell vereinfacht
werden. Es wird nur der transiente
thermische Prozess ohne die Berücksichtigung
des Vorschubs simuliert.
Die Erwärmung ist für das rechteckige
und das trapezförmige Blech sehr ähnlich.
Bereits nach 70 s Erwärmungszeit
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
285

Fo r s c h u n g a k t u e l l
Temperatur in °C
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
Blechmitte
Ecke der breiten Seite
Bild 4: Temperaturverlauf
über die Zeit
für konventionelle
Erwärmung – Temperaturen
in der
Blechmitte und in
einer Blechecke
0
0 10 20 30 40 50 60 70
Zeit in sec
Bild 5: Temperaturverteilung
im rechteckigen
und trapezförmigen
Blech
nach der Induktionserwärmung
bis
Curie-Temperatur
Temperatur in °C
1000
900
800
700
600
500
400
300
induktiv
konventionell
Temperatur in der Blechmitte
Bild 6: Temperaturverlauf
über die Zeit
in der Blechmitte
und in einer Blechecke
für ein trapezförmiges
Blech für
eine induktive Erwärmung
bis Curie-
Temperatur
200
Temperatur in einer Blechecke
100
0
0 10 20 30 40 50 60 70
Zeit in sec
ist die Temperatur im Blech nahezu homogen.
An den Rändern des Bleches ist
die Temperatur etwas höher als in der
Mitte. Dies ist im Erwärmungsprinzip
– Wärmeübertragung über die Blechoberfläche
– begründet. Der Temperaturunterschied
liegt unter 10 Kelvin. Durch
eine Erhöhung der Erwärmungszeit lässt
sich dieser weiter reduzieren.
Die konventionelle Erwärmung führt zu
einer sehr homogenen Temperaturverteilung
nahezu unabhängig von der geometrischen
Form des Werkstücks. Wegen
der relativ langen Erwärmungszeit
kann die Wärmeleitung helfen, die aus
dem Erwärmungsvorgang entstandenen
kleinen Temperaturdifferenzen auszugleichen.
Wie in Bild 4 zu sehen ist,
kommt es beim Aufheizvorgang zu Temperaturunterschieden
im Blech von bis
286 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

Fo r s c h u n g a k t u e l l
Bild 7: Temperaturverteilung
im rechteckigen
und trapezförmigen
Blech
nach einer Induktionserwärmung
bis
Zieltemperatur
Bild 8: Temperaturverlauf
über die Zeit
in der Blechmitte
und in einer Blechecke
für das trapezförmige
Blech für
eine induktive Erwärmung
bis Zieltemperatur
Temperatur in °C
1000
900
800
700
600
500
400
300
induktiv
konventionell
Temperatur in der Blechmitte
200
Temperatur in einer Blechecke
100
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Zeit in sec
zu 40 K. Dieser Effekt wird sich verstärken,
wenn dickere Bleche erwärmt werden.
Kombination aus induktiver und
konventioneller Erwärmung
Eine Kombination aus induktiver und
konventioneller Erwärmung, wie oben
beschrieben, ist besonders vorteilhaft
für den Presshärteprozess. Die konventionelle
Erwärmung braucht lange Zeit
zum Aufheizen. Infolgedessen kommt es
durch die Wärmeleitung zu einer guten
Homogenisierung im Werkstück. Die induktive
Erwärmung hingegen ist günstig
zum schnellen Aufheizen.
Es wurden zwei Varianten untersucht:
Bei der ersten Variante wird induktiv auf
eine Temperatur unterhalb des Curie-
Punkts aufgeheizt und bei der zweiten
Variante erfolgt eine induktive Erwärmung
bis in den Bereich der Endtemperatur
von 900 °C. Für beide Varianten
schließt sich ein konventioneller Ofen an,
um Zeit für den Diffusionsvorgang zu haben.
Die erste Variante führt zu guten Ergebnissen.
Sie sind in Bild 5 dargestellt. Es
wurde eine recht kurze Induktionsspule
gewählt. Daher beträgt die Zeit für den
vollständigen induktiven Erwärmungsprozess
für Bleche mit einer Länge von
300 mm nur 8 s, um auf 735 °C zu kommen.
Für beide untersuchten Bleche ist
die Temperaturverteilung am Ende der
induktiven Erwärmung ungefähr gleich.
Der innere Bereich der Bleche wird quasi
homogen erwärmt. Nur ein Bereich von
etwa 20 mm am Rand der Bleche hat
eine niedrigere Temperatur. Es zeigt sich,
dass auch bei sich veränderndem Querschnitt
eine nahezu homogene Erwärmung
möglich ist.
Der nachfolgende konventionelle Ofen
für den Diffusionsvorgang gleicht die
Temperatur vollständig aus. Wie in
Bild 6 zu sehen ist, wird bereits nach
ca. 60 s eine Temperatur von 900 °C im
kompletten Blech erreicht. In der verbleibenden
Ofenzeit wird die Temperatur
nur noch gehalten.
Ein Aufheizen mittels induktiver Erwärmung
bis auf die Endtemperatur wird
komplizierter. Hierzu wurde nun die
Geometrie der Induktionsspule geändert.
Sie besteht jetzt nur noch aus einer
Windung und wird mit einer Frequenz
von 800 kHz betrieben. Bild 7 zeigt die
entsprechenden Simulationsergebnisse
mit starken Inhomogenitäten in der Temperaturverteilung.
Die induktive Erwärmung
der dünnen Bleche auf diese hohe
Temperatur führt zu einem inhomogenen
Wärmeeintrag. Dieser wird hauptsächlich
durch elektromagnetische Effekte
verursacht. Es ist zu erwarten, dass
diese Effekte durch eine Optimierung
der Spule reduziert werden können. Die
starke Abkühlung am Anfang der Bleche
(rechte Seite) ist in einer fehlenden
Isolierung des Induktionserwärmers begründet.
Durch eine thermische Isolierung
der Induktionsspule kann auch dieser
Effekt reduziert werden. Der Temperaturverlauf
in Bild 8 zeigt noch einmal
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
287

Fo r s c h u n g a k t u e l l
den Temperaturausgleich im konventionellen
Ofen. Bereits nach 40 s stellt sich
eine nahezu homogene Temperatur von
920 °C ein.
Fazit
Die induktive Erwärmung mit ihren zahlreichen
Vorteilen wie hoher Wirkungsgrad,
hohe Leistungsdichte sowie eine
einfache und schnelle Prozesssteuerung
ist prädestiniert, um im Presshärteprozess
eingesetzt zu werden. Für eine genauere
Analyse des Temperaturverhaltens
während des Erwärmungsprozesses
von Blechen wurde ein Simulationswerkzeug
entwickelt. Dieses bietet die Möglichkeit,
den elektromagnetischen und
thermischen Prozess der induktiven Erwärmung
zu beschreiben und zu analysieren.
Dabei wird der reale Prozess weitestgehend
nachgebildet, inklusive der
Randeffekte, beim Durchlaufen des Bleches
durch den Induktor.
Zum Erreichen einer möglichst homogenen
Temperaturverteilung ist eine präzise
Auslegung des thermischen Prozesses
und im Besonderen des induktiven Erwärmers
unerlässlich. In weiteren Untersuchungen
sollten nun verschiedene Ansätze
zur Verbesserung des Erwärmungsprozesses
mit Fokus auf die Energieeffizienz
betrachtet werden. Es zeigt sich bereits,
dass eine Kombination von konventioneller
und induktiver Erwärmung ein
viel versprechender Ansatz ist. Insbesondere
durch eine induktive Erwärmung bis
zum Curie-Punkt und eine anschließende
konventionelle Erwärmung können
die Vorteile der beiden Erwärmungsmethoden
erfolgreich miteinander kombiniert
werden.
Literatur
[1] Schülbe, H. et al.: Induktive Querfelderwärmung:
Durch numerische Simulation
zur industriellen Anwendung. elektrowärme
international 60 (2002) Heft 2,
pp. 61–68
[2] Kolleck, R. et al.: Alternative heating
concepts for hot sheet metal forming.
Proceedings of 1 st International Conference
on Hot Sheet Metal Forming of
High-Performance Steel, 22–24 October
2008, Kassel, Germany, pp.239–246
[3] Galunin, S. et al.: Numerical analysis of
coupled physics for induction heating of
movable workpieces, proceedings of International
Scientific Colloquium Modelling
for Electromagnetic Processing,
27–29 October 2008, Hannover, Germany,
pp. 59–64
[4] Schülbe, H.; Nacke, B: Potentials of Induction
Heating used in Industrial Applications
for HSS-Material. Proceedings of
the International Scientific Conference,
Tools and Technologies for the Processing
of Ultra High Strength Steels, Graz,
2010
Dipl.-Ing. Holger Schülbe
Institut für Elektroprozesstechnik
Leibniz Universität Hannover
Tel.: 0511 762-3928
schuelbe@etp.uni-hannover.de
Dipl.-Ing. Marcel Jestremski
Institut für Elektroprozesstechnik
Leibniz Universität Hannover
Tel.: 0511 762-3302
jestremski@etp.uni-hannover.de
Prof. Dr.-Ing. Bernard Nacke
Institut für Elektroprozesstechnik
Leibniz Universität Hannover
Tel.: 0511 762-5533
nacke@etp.uni-hannover.de
HÄRTEREI-KOLLOQUIUM 2011
WIESBADEN
12. – 14. Okt. 2011
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elektrowärme international
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288 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

I m profil
Rubrik: Im Profil (Folge 3)
In regelmäßiger Folge stellen wir Ihnen an dieser Stelle die wichtigsten Institutionen und Organisationen im Bereich der
industriellen Gasanwendungstechnik vor. In dieser Ausgabe zeigt sich das Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik
der RWTH Aachen im Profil.
Institut für Industrieofenbau und
Wärmetechnik der RWTH Aachen
Das Institut für Industrieofenbau und
Wärmetechnik (IOB) der RWTH Aachen
[1] hat auf den Gebieten der Herstellung,
Verarbeitung und des Recyclings von
Eisen und Stahl, NE-Metallen, Glas und
Keramik die Aufgabe der Prozess- und
Anlagenoptimierung. Es gehört in der
Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik
(Fachbereich 5 der RWTH
Aachen) zu der Fachgruppe „Metallurgie
und Werkstofftechnik“ [2].
Über das 1957 gegründete Institut für Industrieofenbau
und Wärmetechnik (IOB)
der RWTH Aachen wurde in der Vergangenheit
regelmäßig berichtet, z. B. [3–5].
Seit 1998 wird das Institut von Herrn
Prof. Dr.-Ing. Herbert Pfeifer geleitet.
Während dieses Zeitraums hat sich die
Infrastruktur des Instituts vollständig verändert.
2005 stand am Institut erstmals eine
Technikumshalle zur Verfügung (Bild 1),
die es erlaubte Versuche im Pilotmaßstab
für den Industrieofenbau durchzuführen,
die aus Platzgründen im AVZ (Allgemeines
Verfügungszentrum der RWTH
Aachen), in der sich das IOB von 1971 bis
2008 befand, nicht möglich waren. Das
Bild 2 zeigt die Innenansicht dieser Technikumshalle,
wobei die Schwerpunkte
hier zum einen auf elektrisch beheizten
Öfen für Glühversuche unter Vakuum bis
1.600 °C und für Vorversuche zur Herstellung
von Grafitfasern und zum anderen
auf Wassermodellen zur experimentellen
Untersuchung komplexer Strömungen
in der Metallurgie (Strangguss,
Bandguss, Stranggießverteiler, AOD-
Konverter) liegen.
Der bauliche Zustand des AVZ erforderte
den kurzfristigen Auszug aller Institute
im Jahr 2008. Für das IOB bedeutete
dies einen Umzug in das benachbarte
Verwaltungsgebäude des BLB (Bauund
Liegenschaftsbetriebe des Landes
NRW) und parallel dazu den Beginn
der Planung und Errichtung eines Neubaus
in unmittelbarer Nähe des vorherigen
Standortes in der Kopernikusstraße.
Nach der Grundsteinlegung im März
2009 und dem Richtfest im November
2009 konnte ein Jahr später, im November
2010, in das repräsentative neue Gebäude
(Bild 3), welches sich das IOB mit
dem Lehrstuhl für Werkstoffchemie teilt,
eingezogen werden. In diesem Gebäude
befinden sich die Büroräume, der Seminarraum
und die Bibliothek sowie die
mechanische und elektrische Werkstatt
des Instituts.
Der Neubaukomplex beinhaltet eine
Halle von ca. 500 m 2 Fläche, in der nun
große Versuchsaufbauten realisiert und
getestet werden können. Die Infrastruktur
beinhaltet u. a. eine Erdgasversorgung
von 300 m 3 (i.N.)/h, eine Kälteversorgung
und einen 5-t-Hallenkran
(Bild 4).
Am 29. März 2011 wurde das neue Institutsgebäude
in Anwesenheit des Rek-
Bild 1: Technikum des Instituts für Industrieofenbau und Wärmetechnik
aus dem Jahre 2005
Bild 2: Innenansicht der Technikumshalle
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
289

I m profil
Bild 3: Neubau des
Instituts für Industrieofenbau
und
Wärmetechnik
tors der RWTH Aachen, Herrn Univ.-Prof.
E. Schmachtenberg, und des Vertreters
des BLB, Herrn Harald Lange, im Rahmen
einer Feierstunde offiziell eingeweiht
(Bild 5).
Aktuell sind am Institut 15 wissenschaftliche
sowie acht administrative Mitarbeiter,
wovon sechs Mitarbeiter in der Institutswerkstatt
tätig sind, beschäftigt.
Darüber hinaus sind drei Auszubildende
und ca. 25 studentische Mitarbeiter am
Institut tätig.
Lehre
Bild 4: Versuchshalle
am Neubau
des Instituts
Bild 5: Schlüsselübergabe
anlässlich
der Einweihungsfeier
(H. Lange,
BLB, Prof. Dr.-Ing.
E. Schmachtenberg,
Rektor der RWTH
Aachen, Prof. J.
Schneider, PhD, Institut
für Werkstoffchemie,
Prof. Dr.-
Ing. H. Pfeifer, IOB,
v. l. n. r.)
In den letzten Jahren wurden alle Studiengänge
auf das konsekutive Bachelor/
Master-System umgestellt. Im Rahmen
dieser Umstellung wurden bereits mehrjährige
Erfahrungen mit Bachelor-Studiengängen
gemacht. Einige der Master-
Studiengänge befinden sich jedoch noch
in der Einführungsphase, da sich nennenswerte
Studierendenzahlen erst nach
eingefahrenen Bachelor-Studiengängen
ergeben. Das Institut bietet Vorlesungen,
Übungen und Praktika für die folgenden
Studiengänge der Fachgruppe „Metallurgie
und Werkstofftechnik“ an:
• Werkstoffingenieurwesen (B. Sc. und
M. Sc.)
• Wirtschaftsingenierwesen, Fachrichtung
Werkstoff- und Prozesstechnik
(B. Sc. und M. Sc.)
• Metallurgical Engineering (M. Sc.)
• und anderer Fakultäten, z. B. in den
Studiengängen
• Umweltingenieurwesen
• Automatisierungstechnik.
Die Basisvorlesungen „Transportphänomene“
vermitteln die Grundlagen der
Wärmeübertragung und Fluidmechanik.
Diese Vorlesungen werden sowohl in
deutscher als auch in englischer Sprache
standardmäßig angeboten.
Das Themengebiet „Simulationstechnik“
wird sowohl in der Bachelor-Ausbildung
(im Rahmen einer Gemeinschaftsvorlesung)
als auch als CFD-Veranstaltung im
Master-Studiengang behandelt.
Ein Hauptanliegen besteht darin, die Studierenden
für die Vertiefung des Fachs
„Industrieofentechnik“ zu motivieren.
Dazu sind umfangreiche Vorlesungsunterlagen
erstellt worden, die zum Teil
auch in die Fachbücher „Taschenbuch Industrielle
Wärmetechnik“ [6], „Pocket
Manual of Heat Processing“ [7] und
„Praxishandbuch Thermoprozesstechnik
290 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

I m profil
I, II“ [8, 9] eingeflossen sind. Dieses Fach
beinhaltet umfangreiche Praktikumsversuche
im Technikum des Instituts und Exkursionen
zu Fachfirmen oder Anlagen
in der Industrie.
In der außeruniversitären Lehre und
Fortbildung wird das Seminar „Industrieofentechnik
– Grundlagen und Anwendung“
gemeinsam mit der Stahl-
Akademie ifb seit 2002 regelmäßig angeboten.
Seit 2007 wird ebenfalls mit
der Stahl-Akademie ifb das Seminar „Rationeller
Energieeinsatz“ durchgeführt.
Darüber erfolgen turnusmäßig Beiträge
zu dem Seminar „Elektrotechnik des
Lichtbogenofens“ sowie den Seminaren
der FOGI (Forschungsgemeinschaft Industrieofenbau).
Industrieofentechnik
Die Arbeitsgruppe „Industrieofentechnik“
ist im Bereich der strömungs- und
wärmetechnischen Fragestellungen der
Anwärm- und Glühöfen tätig. Hierbei
liegt der Schwerpunkt der Untersuchungen
bei den konvektionsdominierten
Anlagen der Aluminium- und Kupferindustrie.
Die Forschungsschwerpunkte
sind:
Steigerung der Energie- und
Ressourcen effizienz durch
• strömungs- und wärmetechnische
Optimierung
• innovative Energierückgewinnungsmethoden
• innovative Anlagenkonzepte
• Energiebilanzen
• Heißgasventilatoren und Leitsysteme
für Hochtemperaturanwendungen
• Wärmeeinkopplung in Industrieöfen,
direkte (gasbefeuerte) oder indirekte
Beheizung (gasbefeuerte oder elektrisch
beheizte Strahlheizrohre)
• Homogenisierung von Wärmeübergangsbedingungen
an Bauteilen
• Düsensysteme für Hochkonvektionsöfen
[10–12].
Untersuchung spezieller Ofentypen
• Prozessgasöfen:
• Optimierung von Gaswechselstrategien
[13]
• Überwachung von Prozessgaswechseln
[14]
• Entwicklung von Metalloxidsensoren
zur Prozessgasüberwachung
[15–17]
• Schwebebandofen: Tragkraft- und
Stabilitätsoptimierung beim berührungslosen
(aerodynamischen) Transport
von Metallbändern [18,19]
• Gasbeheizte Bolzenerwärmung: Wirkungsgradverbesserungen
durch verbesserte
Impuls- und Energieübertragung.
Modellierung spezieller wärmetechnischer
Vorgänge
• Modellierung von Rekristallisation
und Kornwachstum bei Kupferwerkstoffen
[20].
Für die Aufgabenstellungen im Bereich
der Industrieofentechnik werden hauptsächlich
folgende Methoden eingesetzt:
• Numerische Simulation der strömungsund
wärmetechnischen Vorgänge im
Industrieofen mittels CFD (numerische
Strömungssimulation)
• Fluid-Struktur-Interaktion: Auswirkung
strömungs- und wärmetechnischer
Phänomene auf die Strukturmechanik
von Gut und Ofengehäuse
• Experimentelle Untersuchungen mittels
Laser-Doppler-Anemometrie (LDA),
Particle-Image-Velocimetrie (PIV), Laserinduzierter
Fluoreszenz (LIF).
In Bild 6 ist der Aufbau einer Heizzone
einer gasbeheizten Bolzenerwärmung
am IOB gezeigt. Die Anlage besitzt eine
Anschlussleistung von 1,2 MW/m 3 Ofenraum.
Bei solch energieintensiven Prozessen
ist aufgrund der Energiepreise
und deren zukünftiger Entwicklung eine
energetisch optimierte Anlagentechnik
unabdingbar. Neben der energetischen
Effizienz, die durch äußere Maßnahmen
wie Luftvorwärmung, Gutvorwärmung
usw. erhöht werden kann, führt die Optimierung
der inneren Wärmeübertragung
im Ofenraum auf das Gut zusätzlich
zu einer Verringerung der Anlagenlänge.
Bild 6: Gasbeheizte Bolzenerwärmung für
Presswerke
Zur Analyse der vorliegenden Prozesse
werden experimentelle und numerische
Verfahren eingesetzt.
Die Gesamtanlagenbetrachtung erfolgt
dabei z. B. mittels Energiebilanzen, die
im Betrieb der Anlage experimentell ermittelt
werden. Dazu werden Aufheizkurven
sowie verschiedene Temperaturen
und Abgaszusammensetzungen
messtechnisch erfasst.
Die Optimierung der inneren Ofenbedingungen
erfordern Detailkenntnisse,
die z.T. aus detaillierten Grundlagenuntersuchungen
folgen. Ein Beispiel dafür
ist die Messung von lokalen Wärmeübergängen
an komplexen Düsenfeldern auf
Basis der Infrarot-Temperaturmessung.
Ein weiteres Bei spiel ist in Bild 7 gezeigt,
bei dem mittels eines laseroptischen Verfahrens,
der Laserinduzierten Fluores-
Bild 7: Flammendiagnostik durch Messung der laserinduzierten Fluoreszenz (LIF) von OH-Radikalen
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
291

I m profil
Bild 10: Temperatur- (oben) und Spannungsverteilung (unten) eines Strahlrohrs
Bild 8: Messung der Strömungs- und Turbulenzstrukturen
im Ventilatoreinlauf mittels
der 3D-Laser-Doppler-Anemometrie (3D-
LDA)
zenz von OH-Radikalen, die Reaktionszone
der Verbrennung instationär erfasst
wird. Diese Untersuchungen liefern
einen grundlegenden Beitrag zum Verständnis
der Energieumsetzung in industriellen
Anlagen.
Bild 9: Fluid-Struktur Interaktionen in Thermoprozessanlagen
In konvektionsdominierten Industrieöfen
ist der Volumenstrom eine wesentliche
Prozessgröße. Das IOB entwickelt zurzeit
eine Messtechnik, mit der die geförderten
Volumenströme sicher erfasst werden
können. In diesem, von der AiF geförderten
Projekt, werden auch Grundlagenuntersuchungen
mittels laseroptischer
Verfahren durchgeführt. Im Bild 8
ist der Versuchsaufbau zur Messung der
Geschwindigkeitsverteilung am Eintritt
in den Ventilator gezeigt. Die Ergebnisse
verdeutlichen, dass die Einlaufströmung
nicht rotationssymmetrisch ist. Die
Ergebnisse dienen dazu den Einfluss der
inhomogenen Anströmung einer Messapparatur
auf die Messung selber abzuschätzen.
Die Auslegung hochbelasteter Bauteile
führt den Konstrukteur aus Effizienzgründen
zunehmend an die Grenzen des
Machbaren. Daher ist es unabdingbar,
die am Bauteil auftretenden Belastungen
sicher vorauszusagen. In Thermoprozessanlagen
treten in der Regel mehrere physikalische
Phänomene gleichzeitig auf,
deren Kopplung den Lastfall eines Bauteils
maßgeblich beeinflussen, wie z. B.
Strömung, Verbrennung, Strahlung und
Wärmeleitung. Da diese Phänomene sich
zum Teil erheblich beeinflussen, werden
gekoppelte Simulationen dieser Effekte
zunehmend wichtiger.
In der Thermoprozesstechnik führt dieser
ganzheitliche Ansatz, Bild 9, zu einer
Kopplung der strömungs- und wärmetechnischen
Zustände im Industrieofen
(CFD – Computational-Fluid-Dynamics
– numerische Strömungssimulation) mit
der Temperatur- und Spannungsverteilung
(CSD – Computational-Structure-
Dynamics – Strukturmechanik Simulation)
im betrachteten Bauteil.
Tritt bei der Kopplung eine Beeinflussung
der Struktur der betrachteten Komponente
infolge der Strömungsbeaufschlagung
auf, die keine Rückwirkung auf die
Strömung selbst besitzt (in der Regel bei
kleinen Strukturverformungen), so wird
von einer Ein-Wege-Kopplung gesprochen.
In diesem Fall können CFD und
CSD getrennt voneinander durchgeführt
werden.
Treten hingegen wechselseitige Beeinflussungen
auf, d. h. bewirkt zum Beispiel
eine Strukturverformung auch einen
geänderten Strömungsverlauf, so
muss wiederum der Einfluss der geänderten
Strömung auf die Struktur usw.
betrachtet werden. Diese so genannte
Zwei-Wege-Kopplung erfordert eine iterative
Lösung von CFD und CSD und ist
in der Regel bei großen Verformungen
durchzuführen.
292 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

I m profil
Bild 11: Elektrolichtbogenofen im Betrieb
Bild 12: Strömungslinien im Ofengefäß eines Elektrolichtbogenofens
Die Simulation dieser so genannten
Fluid-Struktur-Interaktionen (FSI) findet
zunehmend Einzug in die Thermoprozesstechnik.
In Bild 10 ist die Temperaturverteilung
auf der Außenseite eines Strahlheizrohres
gezeigt. Da im Bereich der isolierten
Wand der Wärmestrom nach außen abnimmt,
entsteht am Übergang zur Wand
ein steiler Temperaturgradient im Material.
Der Einfluss der Flamme ist ebenfalls
durch eine erhöhte Temperatur an der
Wand zu erkennen.
Die Spannungsverteilung in Bild 10 zeigt
hochbelastete Bereiche an der Einspannstelle,
dem Krümmer an der Gegenseite
und der Verbindungsstelle am Krümmer
an der Einspannseite. Die voran genannten
Stellen der höchsten Spannungen
sind vor allem deshalb kritisch, da sich in
diesen Bereichen bei dem untersuchten
Strahlheizrohr Schweißnähte befinden
verbunden mit in der Regel niedrigeren
zulässigen Festigkeitswerten. In diesen
Bereichen sind die temperaturabhängigen
Streckgrenzen deutlich überschritten,
so dass eine plastische Verformung
eintritt. Steile Temperaturgradienten, wie
am Übergang an der Wanddurchführung,
sind ebenfalls durch erhöhte Spannungen
gekennzeichnet.
Der Einsatz der gekoppelten FSI-Simulation
liefert somit eindeutige Ansätze zur
Optimierung von thermisch hochbelasteten
Ofenkomponenten.
Energie- und Stoffbilanzen
Die Arbeitsgruppe „Energie- und Stoffbilanzen“
ist im Bereich der Prozesstechnik
neben der namengebenden Erstellung
von Energie- und Stoffbilanzen, insbesondere
für den Elektrostahlprozess,
aber auch für andere energieintensive
Hochtemperatur prozesse, auch im Bereich
der Prozessoptimierung und Verfahrensentwicklung
aktiv. Für die Bilanzerstellung
und auch für die Entwicklung
von Prozess steuerungs strategien wird
auf eine langjährige Erfahrung in Installation
und Betrieb von Abgasanalysesystemen
an industriellen Hochtemperaturaggregaten,
wie zum Beispiel dem Lichtbogenofen
(Bild 11) zurückgegriffen. Ergänzend
kommen empirische und analytische
Modellbildung sowie Simulationen
auf Basis von Computational Fluid Dynamics
(CFD) [21] zum Einsatz (Bild 12).
Darüber hinaus betreibt die Arbeitsgruppe
am Standort Herzogenrath einen
Lichtbogenofen im Technikumsmaßstab
(Bild 13). Das Ziel der Arbeiten in diesem
Bereich ist in der Regel eine Erhöhung
der Energie- und Ressourceneffizienz. So
wurden zum Beispiel im Rahmen eines
kürzlich abgeschlossenen BMWi-geförderten
Projekts ein Modell für das verbesserte
Chrom-Ausbringen am Elektrolichtbogenofen
entwickelt [22, 23] und
in einem EU-geförderten Projekt Möglichkeiten
für eine verbesserte Prozesskontrolle
am Lichtbogenofen durch den
Online-Einsatz von Abgasanalytik untersucht
[24, 25]. Ein aktuell laufendes Forschungsvorhaben
hat die ressourceneffiziente
und hochproduktive Herstellung
von Carbonfasern für ein breites Anwendungsspektrum
zum Thema.
Im Bereich der Umwelttechnik dient
die Durchführung von Abgasmessungen
in Entstaubungsanlagen [26] der Ermittlung
umweltrelevanter Stoffströme
(NO x , CO 2 ) [27]. Neben der Ermittlung
eines Ist-Zustandes werden auch Grundlagen
zur Entstehung sowie Prozessstrategien
zur Verminderung bzw. Vermeidung
umweltrelevanter Emissionen entwickelt
und sowohl im Technikum als
auch industriell untersucht. So wurden
in einem kürzlich abgeschlossenen DFG-
Forschungsvorhaben experimentelle und
theoretische Grundlagenuntersuchungen
zur Bildung von Stickoxiden im Lichtbogenofen
durchgeführt und in einem
EU-geförderten Projekt die NOx-Emissionen
am Lichtbogenofen im industriellen
Maßstab untersucht und modelliert sowie
Vermeidungsstrategien entwickelt.
Ebenfalls in den Bereich Umwelttechnik
fällt die Forschung zur Substitution
von fossilen Kohlenstoffträgern durch
Biomasse im Elektrostahlverfahren. Hier
werden im Rahmen eines aktuellen EU-
Forschungsprojekts Untersuchungen sowohl
im Technikumsmaßstab als auch industriell
durchgeführt.
Der Arbeitsgruppe stehen im Arbeitsbereich
Wärmebehandlung eine Reihe von
Wärmebehandlungsöfen zur Verfügung,
in denen Versuche zur Wärmebehandlung
und Sinterung in einem großen Temperaturbereich
und unter unterschiedlichsten
Atmosphären durchgeführt werden
können. So erlaubt die Vakuum-Wärmebehandlungsanlage
des IOB (Bild 14)
die Durchführung von Versuchen unter
Vakuum sowie H 2 - oder N 2 -Partialdruck
bei Temperaturen bis 1.600 °C und das
anschließende Abschrecken in N 2 bei bis
zu 10 bar Ofendruck.
Mit den vorhandenen Wärmebehandlungsanlagen
führt das IOB klassische
Wärmebehandlungen wie das Span-
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
293

I m profil
Bild 13: Lichtbogenofen im Technikumsmaßstab
Bild 14: Vakuum-Wärmebehandlungsanlage
nungsarmglühen von Bauteilen nach
Umformung oder das Härten von Werkzeugen
als Dienstleistung, zum Beispiel
für andere Institute an der RWTH Aachen
University, durch. Im Bereich der
Wärmebehandlung unter spezifischen
Atmosphären wurden unter anderem
schon Alterungsversuche an Katalysatormaterialien
sowie Regenerationsbehandlungen
von Dieselpartikelfiltern, aber
auch Wärmebehandlungen in Wasserstoffatmosphäre
durchgeführt.
Ein besonderer Schwerpunkt im Bereich
der Wärmebehandlung stellt die Sinterung
von Metallschäumen dar. Die Vakuum-Wärmebehandlungsanlage
wird hier
eingesetzt, um Schäume aus Hochtemperaturmaterialien,
wie Ni-Basislegierungen,
bei Temperaturen bis zu 1.350 °C
im Hochvakuum oder unter H 2 -Partialdruck
zu sintern. Von besonderem Vorteil
ist hier, dass die Anlage aufgrund
ihrer Größe, im Vergleich zu kleineren
Laboröfen, eine sehr gute Temperaturgleichmäßigkeit
in der Ofenkammer bietet
und in ihr auch größere Bauteile gesintert
werden können.
Bild 15: Wassermodell
eines AOD-
Konverters
Hochtemperatur-Strömungstechnik
Die Kenntnis der Strömung bei dem kontinuierlichen
Gießen von Stahl, Kupfer
und Alumi nium und deren Optimierung
ist für die Qualität des Halbzeugs und
des Fertigprodukts von entscheidender
Bedeutung. Hierbei kommt den metallurgischen
Reaktoren (Pfanne, Vertei ler,
Kokille) bei Stahlstrangguss eine große
Bedeutung zu. Die chemisch-physikalischen
Re aktionen, Phasenumwandlungen,
Vermischungen und Abscheideprozesse
der in der Schmelze suspendierten
nichtmetallischen Partikel werden durch
die Strömung beeinflusst. Insbesondere
nichtmetallische Partikel wirken sich
negativ auf die Verarbeitung und Gebrauchseigenschaften
des Werkstoffes
294 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

I m profil
Bild 16: 1:1-Wassermodell
einer
Dünnbrammenkokille
mit PIV-Lasermesstechnik
geführt werden. Insbesondere bei der
Überlagerung von Effekten, z. B. magnetohydrodynamische
und wärmetechnische
Phänomene beim Elektro schlacke-
Umschmelzprozess (ESU), wird die CFD-
Simulation erfolgreich angewendet. So
zeigt Bild 18 exemplarisch die berechnete
Verteilung der Jouleschen Wärme
bei Ablösen eines Metalltropfens von
der Elektrode und dem freien Fall durch
die Schlacke beim ESU-Prozess.
aus, sie müssen daher weitgehend aus
der Schmelze entfernt werden.
Da an metallischen Schmelzen Messungen
möglich sind, da die kinematischen
Viskositäten von Schmelzen und Wasser
nahezu gleich und die Fließeigenschaften
somit ähnlich sind, werden die strömungs-
und wärmetechnischen Vorgänge
anhand von physikalischen und numerischen
Methoden untersucht. Hierzu
stehen unterschiedlichste Wassermodell-Versuchsstände
von Konvertern
(Bild 15), Pfannen, Verteilern, Stranggießkokillen
(Bild 16) und Bandgießanlagen
zur Verfügung.
Für die Strömungsuntersuchungen stehen
moderne Lasermesstechniken wie
PIV, LDA und Laserlichtschnitttechniken
sowie LIF-Verfahren für die Messung von
Temperatur- und Konzentrationsfelder
zur Verfügung. Ebenfalls können Verweilzeituntersuchungen,
Mischungsvorgänge
und Abscheideraten experimentell
untersucht werden.
Das Bild 17 zeigt die Resultate der Badspiegelbewegungen,
die mit Ultraschallsensoren
am 1:1 Wassermodell (Bild 16)
für unterschiedliche Gießbreiten aufgenommen
wurden. Hier ist ein deutlicher
Einfluss der Gießbreite auf die Stabilität
des Gießprozesses zu erkennen.
Parallel dazu erfolgen die numerischen
Simulationen von Schmelzeströmungen
mit CFD (Computational Fluid Dynamics).
Damit kann die Simulation der
Schmelzenströmung in metallurgischen
Reaktoren (mehrphasig, nichtisotherm)
und von Mischungsvorgängen durch-
Literatur
[1] http://www.iob.rwth-aachen.de
[2] http://www.muw.rwth-aachen.de
[3] Pfeifer, H.: Institut für Industrieofenbau
und Wärmetechnik der RWTH Aachen.
Gaswärme International 55 (2006) 7,
S. 509-512
[4] Pfeifer, H.; Köhne, H.: Forschungs- und
Entwicklungsaktivitäten am Institut für
Industrieofenbau und Wärmetechnik der
RWTH Aachen. elektrowärme international
(2004) 3, S. 126–133
[5] Köhne, H.; Lucka, K.: Forschung und
Entwicklung am Institut für Industrieofenbau
und Wärmetechnik im Hüttenwesen
der RWTH Aachen. Gas wärme International
47 (1998) 1, S. 9–13
[6] Pfeifer, H. (Hrsg.): Taschenbuch Industrielle
Wärmetechnik – Grundlagen, Berechnungen,
Verfahren. 4. Auflage, Vulkan-Verlag,
Essen, 2007
[7] Pfeifer, H.: Pocket Manual of Heat Processing
(Fundamentals, Calculations,
Processes). Vulkan-Verlag, Essen, ISBN
978-3-8027-2944-7, 2008
Bild 17: Entwicklung der Wellenhöhe am Meniskus in Abhängigkeit von der Gießbreite
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
295

I m profil
[8] Pfeifer, H.; Nacke, B.; Beneke, F.: Praxishandbuch
Thermoprozesstechnik; Band
1 (Grundlagen – Prozesse – Verfahren).
2. Auflage, Vulkan-Verlag, Essen, ISBN
978-3-8027-2947-8, 2010
[9] Pfeifer, H.; Nacke, B.; Beneke, F.: Praxishandbuch
Thermoprozesstechnik; Band
2 (Anlagen – Komponenten – Sicherheit).
2. Auflage, Vulkan-Verlag, Essen,
ISBN 978-3-8027-2948-3, 2011
[10] Hornig, K.; Bölling, R.; Odenthal, H.-J.;
Pfeifer, H.; Berns, K.; Schmitz, K.: Numerische
und experimentelle Strömungssimulation
eines Schwebebandofens
für die Produktion von NE-Metallbändern.
Gaswärme International (2003) 5,
S. 256–262
[11] Hoppe, H.; Kolle, M.; Rinnhofer, H.; Bölling,
R.; Pfeifer, H.; Schneiders, H.: Entwicklung
und Realisierung eines Bandschwebeofens
zur Hochtemperaturwärmebehandlung.
Gaswärme International
(2009) 3, S. 133–138
[12] Hoppe, H.; Kolle, M.; Rinnhofer, H.; Bölling,
R.; Pfeifer, H.; Odinius, T.: Development
and implementation of a strip flotation
furnace for high temperature heat
treatment. Heat Processing (2009) 3,
p. 215–220
[13] Bölling, R.; Pfeifer, H.; Valente-Simoes,
J.-P.: Einflussgrößen auf einen effizienten
Atmosphärenwechsel bei Schutzgaskammeröfen.
Gaswärme International
(2008) 3, S. 155–160
[14] Simoes, J.-P.: Verbesserung von Produktqualität
und Wirtschaftlichkeit von
Industrieöfen mit Schutzgasatmosphären
durch die Optimierung des Atmosphärenwechsels.
Dissertation, Fakultät
für Georessourcen und Materialtechnik,
RWTH Aachen, 2010
[15] Echterhof, T.; Neumeier, S.; Bölling, R.;
Simon, U.; Pfeifer, H.: Entwicklung von
Metalloxid-Gassensoren für die Überwachung
von Gasatmosphären in Industrieöfen.
Gaswärme International (2008) 6,
S. 461–465
[16] Neumeier, S.; Echterhof, T.; Bölling, R.;
Simon, U.; Pfeifer, H.: Zeolite based trace
humidity sensor for high temperature
applications in hydrogen atmosphere.
Sensors and Actuators B 134 (2008),
p. 171–174
[17] Echterhof, T.: Gasfeuchtemessung in der
Thermoprozesstechnik – Entwicklung eines
Spurenfeuchtesensors für den Hochtemperatureinsatz.
Dissertation, Fakultät
für Georessourcen und Materialtechnik,
RWTH Aachen, 2010
[18] Hornig, K.: Untersuchung zur aerodynamischen
Bandführung mit gleichzeitiger
Erwärmung in einem Schwebebandofen.
Dissertation, Fakultät für Georessourcen
und Materialtechnik, RWTH Aachen,
2008
[19] Bölling, R.; Perkowski, D.; Hornig, K.;
Pfeifer, H.; Rinnhofer, H.: Methoden zur
Optimierung moderner Bandschwebeöfen
für Cu-Bänder. Gaswärme International
(2009) 3, S. 159–164
[20] Navawongse, V: Experimentelle Untersuchungen
und mathematische Modellierung
zum Weichglühen von Messingund
Bronzebändern in Schwebebandöfen.
Dissertation, Fakultät für Georessourcen
und Materialtechnik, RWTH Aachen,
2010
[21] Tang, X.: Anwendung der CFD zur Berechnung
der Nachverbrennung von
Abgasen in Entstaubungssystemen von
Lichtbogenöfen. Dissertation, Fakultät
für Georessourcen und Materialtechnik,
RWTH Aachen, 2002
[22] Brandenburger, J.; Schlautmann, M.;
Plüm, H.-D.; Jung, H.-P.; Beiler, C.; Echterhof,
T.; Risonarta, V. Y.: Erhöhung der
Energie- und Ressourceneffizienz bei der
Elektrostahl-Erzeugung durch ganzheitliche,
qualitätsgeführte Produktionssteuerung.
Bericht Nr. 2.31.003, BFI VDEh
Betriebsforschungsinstitut, Düsseldorf,
August 2010
[23] Risonarta, V.: Improvement of Chromium
Yield of Stainless Steelmaking in an
EAF by Using Off-Gas Analysing System.
Dissertation, Fakultät für Georessourcen
und Materialtechnik, RWTH Aachen,
2010
[24] Risonarta V. Y.; Echterhof, T.; Voj, L.;
Pfeifer, H.; Jung, H.P,: Lenz, S.: Optimization
of the electric arc furnance process
at Deutsche Stahlwerke. stahl und
eisen 129 (2009) 11, S. 55–64
[25] Risonarta, V. Y., Echterhof, T., Jung, H.
P., Beiler, C., Lenz, S., Kirschen, M. and
Pfeifer, H.: Application of an Off-Gas
Analysing System to Control Oxidation
during Stainless Steelmaking in an EAF.
steel research international 81 (2010) 9,
S. 778–783
[26] Velikorodov, V.: Der Einfluss der Entstaubung
auf den spezifischen elektrischen
Energieeinsatz des Lichtbogenofens.
Dissertation, Fakultät für Georessourcen
und Materialtechnik, RWTH Aachen,
2009
[27] Voj, L.: Stickoxidemission von Lichtbogenöfen
der Stahlindustrie. Dissertation,
Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik,
RWTH Aachen, 2006
[28] Wuppermann, C.; Rückert, A.; Pfeifer,
H.; Odenthal, H.-J.: Bestimmung des
Strömungsfeldes in einem Wassermodell
eines AOD-Konverters mittels PIV. Fachtagung
„Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik
GALA“, 7.–9. September
2010, Cottbus
[29] Bahrmann, R.; Pfeifer, H.: Untersuchung
des Einflusses der Tauchrohrposition
beim kontinuierlichen Strangguss von
Dünnbrammen mittels PIV. Fachtagung
„Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik
GALA“, 7.–9. September 2010,
Cottbus
Bild 18: Verteilung der Joule´schen Wärme
bei Ablösen eines Metalltropfens
[30] Braun, A.; Warzecha, M.; Pfeifer, H.: Numerical
and Physical Modeling of Steel
Flow in a Two-Strand Tundish for Different
Casting Conditions. Metallurgical
and Materials Transactions, 41B (2010),
S. 549–559
[31] Rückert, A.; Pfeifer, H.: Mathematical
Modelling of the Flow Field, Temperature
Distribution, Melting and Solidification
in the Electroslag Remelting Process.
Magnetohydrodynamics, 45 (2009)
Nr. 4, S. 527–533
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. Herbert Pfeifer
Dr.-Ing. Ralf Bölling
Dr.-Ing. Thomas Echterhof
Dipl.-Ing. Antje Rückert
Kontakt:
Institut für Industrieofenbau und
Wärmetechnik
RWTH Aachen
Tel.: 0241 8025935
pfeifer@iob.rwth-aachen.de
www.iob.rwth-aachen.de
296 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

A u s der Pr a x i s
Überwachung der Feuerfestauskleidung
von Gießpfannen
Es ist allgemein bekannt, dass Feuerfestauskleidungen
von Stahlgießpfannen nur
eine begrenzte Lebensdauer haben und
dass sich die zu erwartende Zeitspanne
noch verkürzt, wenn durch mechanische
Einwirkung das Auskleidungsmaterial
beschädigt wird. Da sich bei der Feuerfestauskleidung
mit der Zeit Risse bilden,
kann der äußere Teil einer Transportgießpfanne
mit geschmolzenem Metall in Berührung
kommen. Wird das nicht rechtzeitig
bemerkt, bricht die Gießpfanne
und geschmolzenes Metall strömt aus,
wodurch das Leben von Mitarbeitern gefährdet
wird und Betriebsmittel zerstört
werden.
Glücklicherweise lassen sich mit Wärmebildkameras
(Bild 1) bei einer Gießpfanne
heiße Stellen erkennen, die vor Problemen
sehr viel früher warnen als bei
einer rein optischen Kontrolle. Dadurch
kann die Gießpfanne rechtzeitig außer
Betrieb gesetzt werden und der Austausch
der Auskleidung genau zum richtigen
Zeitpunkt erfolgen, was insgesamt
die Betriebskosten senkt.
Gießpfannen-Überwachungssystem
In der Regel befinden sich die Wärmebildkameras
von FLIR in einem robusten
Gehäuse und werden an Stellen montiert,
wo sie eine klare Sicht auf eine gefüllte
Gießpfanne haben, wenn diese mit
dem Portalkran vorbeirollt. Diese Kameras
liefern Echtzeit-Videobilder von der
Gießpfanne und berechnen die Temperaturen
über deren Oberfläche. Mit nur
wenigen Kameras lässt sich die gesamte
Gießpfannenoberfläche erfassen, aber
normalerweise werden nur bestimmte
relevante Bereiche (ROI, regions of interest)
festgelegt, die genauer untersucht
und analysiert werden (Bild 2). Wärmebilder
der ROIs, wo es eher zu Anomalien
kommt, lassen sich auf einem PC
speichern, um sie später mit aktuellen
Bildern zu vergleichen. Indem ROIs definiert
werden, ist die IR-Überwachungssoftware
von FLIR auch in der Lage,
Bild 1: Wärmekameras
können bei
einer Gießpfanne
heiße Stellen erkennen,
die vor Problemen
sehr viel früher
warnen als bei einer
rein optischen Kontrolle.
Folglich lässt
sich die Gießpfanne
austauschen, bevor
es zu einem Störfall
kommt.
Bild 2: Steel-Industry-Schema
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
297

A u s der Pr a x i s
die gleiche, der größte Unterschied liegt
lediglich in der Befestigung der Wärmebildkameras.
Normalerweise werden Kameras
zu beiden Seiten der Gleise angebracht,
auf denen die Torpedowagen
zum Konverter rollen.
Bild 3: Das Gießpfannen-Überwachungssystem erkennt automatisch im Vorfeld festgelegte
relevante Bereiche (ROI, Region of Interest) und vergleicht die gemessene Temperatur mit
vorab gesetzten Parametern
Vor dem Einfüllen des geschmolzenen
Metalls werden die Torpedowagen vorgeheizt,
um ein Erhärten zu vermeiden.
Mithilfe von Wärmebildkameras lässt sich
auch dieser Prozess optimieren, indem
Dauer und eingesetzte Energie reduziert
werden, wobei sichergestellt wird, dass
die Feuerfestauskleidung ausreichend erhitzt
ist, damit das Metall nicht erhärtet.
Eine Wärmebildkamera kann durch die
Brennerflamme hindurchsehen und die
Temperatur der Auskleidung aus sicherer
Entfernung überwachen. Dadurch erübrigt
sich die Verwendung von Thermoelementen,
die weniger genau arbeiten
und oft durchbrennen.
Typischer Aufbau
hohe Temperaturen bei Gegenständen
in der Nähe der Gießpfanne zu ignorieren,
die sich im Sichtfeld der Kamera befinden,
was eine Verringerung der Fehlalarme
zur Folge hat.
Diese Video-Wärmebilder und die entsprechenden
Temperaturdaten werden
mittels Ethernet und Glasfaser an den
Industrie-PC übertragen (Bild 3), so
dass keine Probleme durch Elektrorauschen
aus der Pfannenumgebung auftreten.
Die IR-Überwachungssoftware
kann nun jedes Standbild einer Kamera
mit den im PC gespeicherten Bildvorlagen
vergleichen. Der Kranführer
braucht den Kran nicht an irgendeiner
bestimmten Stelle für die Aufnahme von
Bildern anzuhalten, der Produktionsprozess
kann ohne Unterbrechung weiterlaufen.
Wenn eine Bildvorlage mit einem
Bereich des Kamerasichtfelds (d. h.
mit einem oder mehreren ROIs) übereinstimmt,
werden die Temperaturen berechnet.
Überschreitet dann die Temperatur
die für die Gießpfanne festgelegten
Parameter, wird ein Alarm ausgelöst.
Die genauen Temperaturwerte für Alarme
lassen sich leicht anhand der Erfahrungswerte
einstellen.
Alarmierend hohe
Temperaturen
Der Alarm kann einfach nur eine Warnung
sein, wenn die Temperatur nicht
extrem hoch ist, so dass die Gießpfanne
weiter zum Konverter hinbewegt
werden kann. Der Mitarbeiter vergleicht
dann die Alarmtemperatur mit einer von
der Software gemachten Trendanalyse,
um zu entscheiden, ob die Gießpfanne
für einen weiteren Gießvorgang in Betrieb
bleiben kann.
Überschreitet die Pfannentemperatur einen
bestimmten Grenzwert, wird ein
Notfallalarm ausgelöst, der den Portalkran
sofort anhalten lässt. Darüber hinaus
können Alarmmeldungen und -bilder
via Ethernet, eMail oder ftp an das
Büro des zuständigen Abteilungsleiters
geschickt werden.
Torpedowagen
Diese Anwendung eignet sich nicht nur
für Gießpfannen. Dasselbe System ist
auch für die Überwachung von Torpedowagen
anwendbar. Die Zielsetzung ist
Die schematische Darstellung auf dieser
Seite zeigt den typischen Aufbau eines
automatischen Überwachungssystems
für die Feuerfestauskleidung von Gießpfannen,
bei dem die FLIR A310 Wärmebildkamera
zum Einsatz kommt. Obwohl
die Kamera sich aufgrund ihrer analogen
Video- und Digitalein- und -ausgänge als
eigenständiger intelligenter Fühler betreiben
lässt, benutzen die meisten Stahlanwendungen
ihren digitalen, mittels
Ethernetkabel übertragenen Datenstrom
in computerunterstützten Automatisierungssystemen.
Über die Ethernet-
Schnittstelle der A310 können Videosignale
der Kamera fast überall hin weitergeleitet
werden, was eine Überwachung
von mehreren Standorten aus erleichtert.
Mit der IR-Überwachungssoftware von
FLIR lassen sich alle Kamerafunktionen
steuern, Temperaturdaten sammeln,
Wärmebilder anzeigen und eine Datenanalyse
durchführen. Das Display des Bedieners
ist die wichtigste Schnittstelle für
Alarmfunktionen.
Kontakt:
FLIR Systems GmbH
Frankfurt
Tel.: 069 950090-0
E-Mail: info@flir.de
www.flir.de
298 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

A u s der Pr a x i s
Elektrische Heizung für Versuchsbehälter
am KIT realisiert
Der mächtige Radialventilator beginnt
zu brummen, bevor das Heizregister von
der Steuerung eingeschaltet wird. Mit
seinen 56 kW Leistung könnte man eine
komplette Reihenhauszeile beheizen. In
diesem Fall wird die elektrische Heizung
benötigt, um die Luft in einem 11 m hohen
Stahlbehälter auf eine Temperatur
von 120 bis 150 °C zu bringen. Der gut
isolierte Behälter steht auf dem Gelände
des Karlsruher Instituts für Technologie,
KIT. Das dort beheimatete Institut
für Kern- und Energietechnik (IKET) führt
mit dem Behälter Versuche zur Reaktorsicherheit
durch (Bild 1).
Verbrennung heißer Wasserstoff-Dampfmischung
Der Leiter des Projekts, Dipl.-Ing. Giancarlo
Albrecht, erläutert: „Wir erforschen
die Druckbelastung der Sicherheitsbehälter
von Leichtwasserreaktoren.
Uns interessieren besonders die Vorgänge
bei der Verbrennung einer heißen
Wasserstoff-Dampfmischung, weil hier
ähnliche Prozesse ablaufen, wie bei der
Kernschmelze und dem Versagen des
Reaktordruckbehälters. Als uns ein gebrauchter
Stahldruckbehälter angeboten
wurde, griffen wir zu.“ Bislang wurden
nur Versuche mit Geometrien im Maßstab
1:18 durchgeführt. Es ist sehr komplex,
die Ergebnisse solcher kleinmaßstäblichen
Versuche hochzurechnen. Der
gebrauchte Behälter bot die Chance, die
Versuche im Maßstab 1:7 durchzuführen
und somit den realen Verhältnissen deutlich
näher zu kommen.
Der 60 t schwere und 11 m hohe Druckbehälter
hat ein Volumen von 224 m 3 . In
ihm beabsichtigten die Wissenschaftler,
ein Dampf-Wasserstoffgemisch zu zünden.
Vor dem Einblasen dieses Gemisches
muss jedoch das Behältervolumen
zunächst auf eine Temperatur von mehr
als 120 °C gebracht werden. Dazu wurde
eine elektrische Heizanlage benötigt.
Wenn es um elektrisches Heizen geht,
arbeitet das Institut mit der Firma Eichenauer
zusammen. Eichenauer entwickelt
und fertigt unter anderem Heizkörper
für den Haushalt, die in Kaffeemaschinen
oder Dampfgarern ihren Dienst tun.
Auch in Fahrzeugen sind Erzeugnisse von
Eichenauer, beispielsweise für die Kraftstoffvorwärmung
oder Heizungen für
SCR Systeme, zu finden.
Kompromiss zwischen
Anschlussleistung und
Aufheizzeit
Die erwärmte Luft musste umgewälzt
und im Inneren des Behälters möglichst
gleichmäßig verwirbelt werden. Außerdem
wurden druckfeste Absperrschieber
benötigt, die die Luftanschlüsse während
der Zündversuche verschließen.
Es kam nicht darauf an, den Behälter
Bild 1: Gesamtansicht
vom Druckbehälter
(Quelle:
Karlsruhe Institut
für Technologie,
Eichenauer Heizelemente)
schnellstmöglich zu erwärmen, sondern
dass Behältervolumen und -wandungen
möglichst gleichmäßig erwärmt werden.
Der Kompromiss zwischen Anschlussleistung
und Aufheizzeit könnte bei 50 kW
Heizleistung liegen. Realisiert wurde ein
Heizregister mit 21 Edelstahlrohrheizkörpern
und einer Leistung von 56 kW. Es
belastet jede der drei Phasen der 400 V
Zuleitung mit max. 50 A (Bild 2).
Zum Umwälzen der Luft wählte man einen
Brandgasventilator, geeignet für den
Transport heißer Medien. Der Lüfter mit
einer Leistung von 1,5 kW wälzt ein Volumen
von rund 4000 m 3 /h um. Über
den Heißkanal, mit den Abmessungen
330 x 330 mm 2 , gelangt die vorgewärmte
Luft seitlich in den unteren Teil des
Druckbehälters. Besonderes Augenmerk
richteten die Ingenieure auf die Vertei-
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
299

A u s der Pr a x i s
Bild 2: Blick ins
Heizregister (Quelle:
Karlsruhe Institut
für Technologie,
Eichenauer Heizelemente)
Behälters verlässt die Luft den Behälter
wieder, um erneut im Heizregister aufgeheizt
zu werden. Nach der Aufheizphase,
bevor das eigentliche Experiment mit
dem Einblasen von Dampf und Wasserstoff
beginnt, werden die Luftöffnungen
druckfest verschlossen. Die elektromotorischen
Absperrschieber widerstehen
Drücken von 16 bar.
Nächste Experimente
stehen an
Bild 3: Die Strömungssimulation
macht die Wirkung
des Prallbleches
sichtbar (Quelle:
Karlsruhe Institut
für Technologie, Eichenauer
Heizelemente)
Obwohl die Eichenauer Ingenieure mit
dieser Aufgabe teilweise Neuland betraten,
lief schon wenige Wochen die Anlage
bereits im ersten Probebetrieb. Die
Wissenschaftler im IKET bereiten schon
die nächsten Experimente vor. Unter anderem
geht es darum, die Festigkeit von
Wasserstofftanks für Fahrzeuge zu testen.
Im Karlsruher Institut für Technologie
(KIT) leistet das Institut für Kern- und
Energietechnik (IKET) Forschungsbeiträge
im KIT Zentrum Energie. Die Forschungsschwerpunkte
liegen auf der
Analyse und Beschreibung komplexer
thermohydraulischer Transportvorgänge
in Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen.
Eichenauer Heizelemente GmbH & Co.
KG entwickelt, produziert und vertreibt
elektrische Heizelemente und erarbeitet
maßgeschneiderte Lösungen für die
Branchen Hausgeräte, Automotive, und
Industrieanwendungen.
lung der Luft im Behälter. Bis die Gestaltung
des Prallblechs, das unweit der
Behälteröffnung für ein geeignetes Verwirbeln
der Luft sorgt, feststand, untersuchten
die Entwickler mit Strömungssimulationen
verschiedene Geometrien
(Bild 3). Die Luft verlässt das Heizregister
mit einer Temperatur von bis zu
200 °C. Das Prallblech sorgt auch dafür,
dass die Versuchseinbauten punktuell
nicht mit zu hohen Temperaturen beaufschlagt
wurden. Am obersten Punkt des
Kontakt:
Eichenauer Heizelemente
GmbH & Co. KG
Heike Lutz
Hatzenbühl
Tel.: 07275 702-0
info@eichenauer.de
www.eichenauer.de
Hotline
Chefredakteur:
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Annamaria Frömgen, M.A.
Silvija Subasic, M.A.
Bettina Schwarzer-Hahn
Martina Grimm
0201/82002-12
0201/82002-91
0201/82002-15
0201/82002-24
0931/41704-13
s.schalm@vulkan-verlag.de
a.froemgen@vulkan-verlag.de
s.subasic@vulkan-verlag.de
b.schwarzer-hahn@vulkan-verlag.de
mgrimm@datam-services.de
300 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

G r u n d l a g e n
Grundlagen und Anwendungen
elektrothermischer Verfahren
Folge 11: Mikrowellenerwärmung
Neu: Jetzt auch zum
Download unter
www.elektrowaerme-online.de
In regelmäßiger Folge werden an dieser
Stelle physikalische und verfahrenstechnische
Grundlagen sowie aktuelle Anwendungsbeispiele
industrieller elektrothermischer
Verfahren vorgestellt. In diesem
Beitrag setzt sich die Serie fort mit
der Mikrowellenerwärmung, die durch
eine schnelle, flexible und schonende
Erwärmung mit guter Regelbarkeit gekennzeichnet
ist, und in zahlreichen Industriezweigen
zunehmend angewendet
wird.
Physikalische und technische
Grundlagen
Die Mikrowellen-(MW-)Erwärmung gehört
zum Gebiet der dielektrischen Erwärmung,
bei der in elektrisch nicht
oder nur schwach leitenden Stoffen unter
Einwirkung eines hochfrequenten
elektrischen Feldes elektrische Energie in
Wärme umgewandelt wird. Dabei dringt
elektromagnetische Energie mit einer
Frequenz im Gigahertzbereich in das Erwärmungsgut
ein. Dies führt in polarisierbaren
Stoffen zu Molekülschwingungen.
Die Hochfrequenzenergie wird absorbiert,
d. h. infolge der zwischenmolekularen
Reibung in Wärme umgewandelt.
Die erzeugte Wärme ist dem dielektrischen
Verlustwert des Materials und
der Frequenz des Wechselfeldes proportional.
Für eine schnelle, effektive Erwärmung
ist deshalb der Einsatz hoher Frequenzen
erforderlich. Bis etwa 500 MHz
spricht man von Hochfrequenzerwärmung,
darüber hinaus von Mikrowellenerwärmung,
bei der weltweit zum größten
Teil eine Frequenz von 2,45 GHz verwendet
wird. Daneben wird in bestimmten
Anwendungen, z. B. bei Bandtrockner,
auch die Frequenz 915 MHz eingesetzt.
Darüber hinaus ist auch die Verwendung
einer höheren Frequenz von
5,8 GHz möglich.
Die Mikrowellenenergie wird aufgrund
des hohen Verlustwertes von Wasser
und wasserhaltigen Stoffen besonders
gut absorbiert. Aber beispielsweise auch
viele Kunststoffe, wie Polyester, GFK,
Melaminpressharz u. a., eignen sich gut
für die MW-Erwärmung. Dagegen sind
Materialien wie Teflon und Quarzglas für
die Mikrowellenstrahlung transparent.
Diese Werkstoffe können für verlustarme
Konstruktionen innerhalb des Ofenraumes
eingesetzt werden. Die Wände
einer Mikrowellenkammer bestehen aus
Metall, z. B. Stahl oder Aluminium, da an
metallischen Oberflächen die Mikrowellen
reflektiert werden.
Die Mikrowellenenergie wird in einer
Senderöhre, dem Magnetron, erzeugt
und entweder direkt oder über besonders
ausgebildete Hohlleiter auf das Gut
in der Behandlungskammer abgestrahlt.
Die Mikrowellenleistung von Magnetrons
für 2,45 GHz bewegt sich im Bereich
von 0,8 bis 6 kW, wobei die Magnetrons
mit einer Leistung bis etwa 2 kW
luftgekühlt und darüber hinaus wassergekühlt
sind und eine aufwendigere
Überwachungstechnik benötigen. Ist
für eine Erwärmungsanlage eine höhere
Gesamtleistung erforderlich, werden
die Magnetrons parallel betrieben. Die
Lebensdauer der Magnetrons liegt bei
6.000 bis 8.000 Betriebsstunden.
Verfahrensvorteile
Im Vergleich zu indirekten Erwärmungsverfahren,
wo die Wärme über die Oberfläche
dem Behandlungsgut zugeführt
wird, ergeben sich durch die MW-Erwärmung
zahlreiche Vorteile. So erfolgen
MW-Trocknungsvorgänge schnell,
flexibel und sehr gleichmäßig, und die
zu trocknenden Produkte werden schonend
erwärmt. Die Leistungsabsorption
ist dort am höchsten, wo sich die Zonen
größter Feuchtigkeit befinden (selektive
Trocknung), so dass beim Verdampfen
der Flüssigkeit im Inneren die Feuchtigkeit
durch die Porenstruktur des Erwärmungsguts
nach außen transportiert
wird. Der austretende Wasserdampf wird
bei der Mikrowellentrocknung in der Regel
von einem vorgewärmten Luftstrom
abgeführt. Durch Einsatz der MW-Erwärmung
kann die Trocknungszeit auf 30 %
und weniger im Vergleich zu der konventionellen
Vakuumtrocknung gesenkt
werden. Aufgrund der geringen Wärmespeicherung
und der verzögerungsfreien
Leistungssteuerung sind MW-Erwärmungsanlagen
gut für die Prozessautomatisierung
geeignet.
Der Gesamtwirkungsgrad von Mikrowellenanlagen,
also das Verhältnis der
im Gut erzeugten Wärmeleistung zur
zugeführten elektrischen Leistung, liegt
zwischen 40 und 60 %. Der spezifische
Energiebedarf ist trotzdem relativ niedrig,
da eine selektive Erwärmung im Gut
vorliegt, die Behandlungsdauer in vielen
Fällen kurz und damit die Verlustenergie
gering ist. Hinzu kommt, dass der Platzbedarf
von MW-Anlagen um bis zu Faktor
10 im Vergleich zu konventionellen
Erwärmungsanlagen kleiner sein kann.
Anlagentechniken
Mikrowellenerwärmungsanlagen können
je nach Anwendungsfall als Standoder
Durchlauferwärmungsanlagen ausgeführt
sein. Die industriellen Standerwärmungsanlagen
sind im Prinzip ähnlich
einem vergrößerten Haushalts-Mikrowellenherd
aufgebaut (Bild 1). Die
Mikrowellenenergie wird bei Standerwärmungsanlagen
an einer oder mehreren
Stellen in den Ofenraum eingestrahlt
und von den Wänden reflektiert, so dass
sich im Ofenraum die elektromagnetischen
Wellen überlagern. Um eine mög-
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
301

G r u n d l a g e n
Behandlungsgut
Mikrowellenmodule
Erwärmungstunnel
Mikrowellenabsorber
Transportband
Bild 2: Schematischer Aufbau einer MW-Durchlauferwärmungsanlage [3]
Bild 1: Schematischer Aufbau einer Mikrowellen-Erwärmungskammer
[3]
lichst homogene Feldverteilung im Ofenraum
zu erzielen, können zusätzlich rotierende
Reflektoren und Drehteller eingesetzt
werden.
In Verbindung mit kontinuierlichen Produktionsverfahren
kommen Durchlauferwärmungsanlagen
zum Einsatz (Bild 2).
Auf einem für Mikrowellen transparenten
Förderband wird das Erwärmungsgut
durch den Ofentunnel transportiert,
der insbesondere bei längeren Anlagen
aus aneinandergereihten Modulen aufgebaut
wird. Der Verlauf und die Dauer
des Erwärmungsprozesses kann so
der Temperaturverteilung und den Produkteigenschaften
optimal angepasst
werden. Die Tunnelöffnungen sind so
ausgebildet, dass die Mikrowellen-Leckstrahlung
ausreichend gedämpft wird
und unter dem zulässigen Wert bleibt.
Zur besonders schonenden Trocknung
thermisch sensibler Produkte werden
neuartige MW-Vakuumtrockner eingesetzt.
Diese Anlagen können als Standoder
als Durchlaufanlagen mit Taktbetrieb
ausgeführt sein.
Die Mikrowellenerwärmung findet aufgrund
der beschriebenen Vorteile heute
in zahlreichen Industriezweigen zunehmend
Verwendung. Beispiele hierfür sind
vor allem die Nahrungsmittelindustrie sowie
die Gummi-, Textil-, Kunststoff- und
chemische Industrie. Ein Schwerpunkt
der industriellen Anwendung der Mikrowellenerwärmung
ist das Pasteurisieren
und Sterilisieren in der Lebensmittel-
und pharmazeutischen Industrie. Mit
zunehmender Modernisierung dieser Industriezweige
und wachsendem Bedarf
an kontinuierlichen Verfahren und moderner
Prozesssteuerung steigt zwangsläufig
auch die Nachfrage für Wärmebehandlungsmethoden
mit spezifischen Eigenschaften
wie sie die Mikrowellenerwärmung
bietet. In der Nahrungs- und
Genussmittelindustrie reicht der Anwendungsbereich
der Mikrowellen vom Auftauen
tiefgefrorener Rohware über das
Pasteurisieren oder Sterilisieren von verpackten
Molkereiprodukten, Schnittbrot
bzw. Säfte, das Garen von Fertiggerichten
bis hin zum Trocknen von flüssigen
oder festen Produkten. Beim Entfrosten
können mit einer Mikrowellenleistung
von 120 kW in 1 h 3 t verpackte Lebensmittel
von –18 °C auf –2 °C erwärmt
werden. Auch die Gefriertrocknung mit
Mikrowellenenergie ist effektiv. So werden
Fleischpasteten innerhalb von 2,5 h
mit einer Leistung von 120 kW auf einen
Feuchtegehalt von 5 % gefriergetrocknet.
Bei der herkömmlichen Konvektionstrocknung
dauert dieser Vorgang 22 h.
Das Pasteurisieren von Nahrungsmitteln
durch Mikrowellen wird gegenüber
dem Haltbarmachen durch Zugabe
von Konservierungsstoffen oder durch
konventionelle Umlufterhitzungsverfahren
angewendet. Bei der Mikrowel len-
Pasteurisierung von Schnittbrot durchläuft
das verkaufsfertig verpackte Brot
den Tunnel der Mikrowellenanlage und
wird sehr schnell, gleichmäßig und ohne
Überhitzung der Brotrandschichten oder
des Verpackungsmaterials auf Pasteurisierungstemperatur
erwärmt und wenige
Minuten auf dieser Temperatur gehalten.
Frische, Aussehen und Geschmack
bleiben so unverändert gut. Der spezifische
Energiebedarf ist gegenüber konventionellen
Pasteurisierungsverfahren
um etwa 50 % geringer und die Behandlungsdauer
auf 20 % reduziert. Im Ver-
Anwendungen
Bild 3: MW-Durchlauferwärmungsanlage
zur Vulkanisation
von Gummiprofilen
[3]
302 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

G r u n d l a g e n
gleich zu einem gasbeheizten Konvektionsofen
hat die Mikrowellenanlage einen
um den Faktor 10 geringeren Platzbedarf.
Der automatische, in die Produktionslinie
integrierte Prozess garantiert
eine gleichmäßige Produktqualität und
schnelle Anpassung an unterschiedliche
Brotsorten und Durchsätze.
In der Kunststoff- und Gummiindustrie
wird die Mikrowellenerwärmung beispielsweise
zum Erwärmen von Kunststoffgranulat
vor dem Extrudieren, dem
Vorwärmen von Gummi zur Vulkanisation
und dem Aushärten von glasfaserverstärkten
Profilen eingesetzt (Bild 3). Bei
der Herstellung von Hochspannungsisolatoren
wird das Epoxidharz zu schnelleren
Aushärtung durch Mikrowellenerwärmung
auf eine Temperatur zwischen
90 °C und 100 °C erwärmt, so
dass die Formbelegungszeit zwischen 15
bis 45 % reduziert werden kann. Bei einem
Durchsatz von 2,5 kg/min ist hierfür
eine Mikrowellenleistung von 3,6 kW erforderlich.
Ein großes Potenzial besitzt die MW-
Erwärmung auf dem Gebiet der thermischen
Behandlung von keramischen
Werkstoffen. Beispiele hierfür sind das
mikrowellenunterstützte Sintern von Keramiken
und das Entbindern beim Spritzgießen
keramischer Massen, wo durch
den Einsatz von Mikrowellen die Entbinderungszeit
je nach Keramik und Bindersystem
um den Faktor 5 bis 30 reduziert
werden kann.
Die heute angebotenen industriellen Mikrowellenanlagen
reichen vom vergrößerten
Haushalts-Mikrowellengerät bis
zu großen Durchlaufanlagen mit mehreren
100 KW. Sie sind bezüglich Zuverlässigkeit
und Wirtschaftlichkeit auf einem
hohen Niveau und können speziell
auf Kundenwünsche zugeschnitten
werden. Zudem besteht die Möglichkeit,
die Mikrowellenenergie mit herkömmlichen
Energiequellen zu kombinieren,
um ein Optimum des Erwärmungsprozesses
und der Wirtschaftlichkeit
zu erzielen.
Literatur
[1] Pfeifer, H.; Nacke, B.; Beneke, F. (Hrsg.):
Praxishandbuch Thermoprozesstechnik
Band I: Grundlagen, Prozesse, Verfahren.
Vulkan-Verlag, Essen, 2010
[2] Pfeifer, H.; Nacke, B.; Beneke, F. (Hrsg.):
Praxishandbuch Thermoprozesstechnik
Band II: Anlagen, Komponenten, Sicherheit.
Vulkan-Verlag, Essen, 2011
[3] RWE Energie AG (Hrsg.): Mikrowellenerwärmung
in der Industrie. Essen, 1993
[4] https://www.pueschner.com/downloads/Flyer_dt.pdf
[5] http://neu.linn.de/docs/mheating.pdf
Download: www.elektrowaerme-online.de
Prof. Dr.-Ing. Egbert Baake
Institut für Elektroprozesstechnik
Leibniz Universität Hannover
Tel.: 0511 / 762-3248
baake@etp.uni-hannover.de
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elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
303

Fi r m e n p o r t r ät
ELINO INDUSTRIE-OFENBAU GMBH
Firmenname/Ort: ELINO INDUSTRIE-OFENBAU GMBH
Düren
Geschäftsführung: Dipl.-Ing. Dieter Schäufler
Geschichte:
Konzern:
Seit 1933 fertigt ELINO INDUSTRIE-OFEN-
BAU GMBH als kompetenter Anlagenbauer
individuelle Wärmebehandlungsanlagen
nach Kundenvorgaben sowie
Standardanlagen in angepasster Dimensionierung
und Leistung. So war das Dürener
Traditionsunternehmen maßgeblich
an der Entwicklung der Pulvermetallurgie
in Deutschland und seinen Nachbarländern
beteiligt und ist bis heute einer
der führenden Hersteller für Anlagen der
Hartmetall- und Refraktär-Metallindustrie.
Im Jahr 2010 wurde ELINO INDUSTRIE-
OFENBAU GMBH Teil der PLC Holding.
Zusammen mit den Schwesterfirmen
WISTRA und ELMETHERM kann das Unternehmen
nun eine umfangreichere Produktpalette
anbieten.
Mitarbeiterzahl: Das Unternehmen beschäftigt zur Zeit
insgesamt 120 Mitarbeiter.
Produktspektrum: Über 4.000 Anlagenlieferungen weltweit.
Die in eigenem Hause entwickelten
Trommelofen-Systeme werden in unterschiedlichsten
Industriezweigen, wie der
Metallurgie, Chemie, Nanotechnologie,
Entsorgungstechnik oder im Recycling
eingesetzt.
Das Produktspektrum umfasst Industrieofenanlagen
mit individueller Chargierung
und Durchlauföfen mit kontinuierlicher
Beschickung. Im Bereich der
Atmosphärenführung in kontinuierlichen
Ofenanlagen setzt ELINO Maßstäbe. In
kompletten Wärmebehandlungssystemen
werden die Öfen mit Anlagen zur
Gaserzeugung, Gasaufbereitung und
Produktion:
Ein umfangreich ausgestattetes Techni-
kum ermöglicht, Prozesse in vorindustriellem
Maßstab zu validieren und somit
entscheidende Prozessparameter zu
definieren, bevor die Realisierung des
gewünschten Prozesses im industriellen
Maßstab erfolgt. Eine Vielzahl von neuen
Produktionsmethoden und Produkten
wurden im Technikum gemeinsam mit
den Kunden erst möglich gemacht.
Wettbewerbsvorteile:
Zertifizierung:
Nachverbrennung sowie verschiedensten
Beschickungs- und Transportsystemen ergänzt.
Das Unternehmen realisiert Ofenanlagen
für Verarbeitungsprozesse in Temperaturbereichen
bis zu 2.200 °C Dauertemperatur;
in hochreinen, aggressiven, giftigen,
Vakuum oder normalen Atmosphären;
für Produktgrößen vom Nanobereich bis
zu mehreren Tonnen und vom Laborofen
bis zur kompletten Produktionsanlage.
Das Unternehmen projektiert, konstruiert
und fertigt Ihre Anlagen im eigenen
Haus.
Das Unternehmen ist zertifiziert nach
DIN EN ISO 9001;
AEO DE AEOC 103 308
Servicemöglich- Weltweite Servicearbeiten, sowie Mokeiten:
dernisierungen bestehender Anlagen
werden durch erfahrenes und qualifiziertes
Personal ausgeführt. Kompetente Beratung
sowie Schulungsmaßnahmen vor
Ort runden den Service ab.
Internetadresse:
www.elino.de
Ansprechpartner: Petra Erdorf
Tel.: +49 (0)2421 6902-0
E-Mail: info@elino.de
304 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

elektro
wärme
international
Zeitschrift für elektrothermische Prozesse
Marktübersicht
Einkaufsberater Thermoprozesstechnik
I. Thermoprozessanlagen für die elektrothermische
Behandlung.......................................................................................... 74
II. Bauelemente, Ausrüstungen sowie Betriebs- und
Hilfsstoffe............................................................................................. 83
III. Beratung, Planung, Dienstleistungen, Engineering.......................... 87
IV. Fachverbände, Hochschulen, Institute, Organisationen................... 88
V. Messegesellschaften, Aus- und Weiterbildung................................. 88
Kontakt:
Bettina Schwarzer-Hahn
Tel.: +49 (0)201 / 82002-24
Fax: +49 (0)201 / 82002-40
E-Mail: b.schwarzer-hahn@vulkan-verlag.de
www.elektrowaerme-markt.de

M a r k t ü b e r s i c h t
I. Thermoprozessanlagen für die elektrothermische Behandlung
Thermische Gewinnung
(Erzeugen)
Schmelzen, Gießen
306 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

M a r k t ü b e r s i c h t
I. Thermoprozessanlagen für die elektrothermische Behandlung
Pulvermetallurgie
Wärmen
Weitere Informationen und Details:
www.elektrowaerme-markt.de
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
307

M a r k t ü b e r s i c h t
I. Thermoprozessanlagen für die elektrothermische Behandlung
Wärmen
308 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

M a r k t ü b e r s i c h t
I. Thermoprozessanlagen für die elektrothermische Behandlung
Wärmebehandlung
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
309

M a r k t ü b e r s i c h t
I. Thermoprozessanlagen für die elektrothermische Behandlung
Wärmebehandlung
310 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

M a r k t ü b e r s i c h t
I. Thermoprozessanlagen für die elektrothermische Behandlung
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
311

M a r k t ü b e r s i c h t
I. Thermoprozessanlagen für die elektrothermische Behandlung
Wärmebehandlung
Oberflächenbehandlung
Wärmerückgewinnung
Reinigen und Trocknen
Abkühlen und Abschrecken
312 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

M a r k t ü b e r s i c h t
I. Thermoprozessanlagen für die elektrothermische Behandlung
Fügen
Weitere Informationen und Details:
www.elektrowaerme-markt.de
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
313

M a r k t ü b e r s i c h t
I. Thermoprozessanlagen für die elektrothermische Behandlung
Fügen
Recyceln
Energieeffizienz
314 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

M a r k t ü b e r s i c h t
II. Bauelemente, Ausrüstungen sowie Betriebs- und Hilfsstoffe
Abschreckeinrichtungen
Härtereizubehör
Induktoren
Heizelemente
Förder- und Antriebstechnik
Weitere Informationen und Details:
www.elektrowaerme-markt.de
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315

M a r k t ü b e r s i c h t
II. Bauelemente, Ausrüstungen sowie Betriebs- und Hilfsstoffe
Induktoren
Mess- und Regeltechnik
316 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

M a r k t ü b e r s i c h t
II. Bauelemente, Ausrüstungen sowie Betriebs- und Hilfsstoffe
Schutz- und Reaktionsgase
Ofenbaustoffe (nicht
Feuerfeststoffe)
Stromversorgung
Schmiedezubehör
Weitere Informationen und Details:
www.elektrowaerme-markt.de
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
317

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II. Bauelemente, Ausrüstungen sowie Betriebs- und Hilfsstoffe
Stromversorgung
Wärmedämmung und
Feuerfestbau
Prozessautomatisierung
Reinigungs- und
Trocknungsanlagen
Ihr „Draht“
zur Anzeigenabteilung
von elektrowärme international
Bettina Schwarzer-Hahn
Tel. 0201-82002-24
Fax 0201-82002-40
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318 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

M a r k t ü b e r s i c h t
III. Beratung, Planung, Dienstleistungen, Engineering
Weitere Informationen und Details:
www.elektrowaerme-markt.de
elektrowärme international · Heft 3/2011 · September
319

M a r k t ü b e r s i c h t
IV. Fachverbände, Hochschulen, Institute, Organisationen
V. Messegesellschaften, Aus- und Weiterbildung
320 elektrowärme international · Heft 3/2011 · September

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69. Jahrgang · Heft 3 · September 2011
Organ des Instituts für Elektroprozesstechnik der Universität Hannover, des Fachverbandes THERMOPROZESS-
UND ABFALLTECHNIK im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA), Frankfurt am Main,
und des Zentralverbandes Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) e.V., Fachverband Elektrowärmeanlagen,
Frankfurt am Main
Prof. Dr.-Ing. B. Nacke, Institut für Elektroprozesstechnik, Leibniz Universität Hannover,
Prof. Dr.-Ing. A. von Starck, Honorarprofessor für elektrische Erwärmung, RWTH Aachen
Dr.-Ing. W. Andree, ABP Induction Systems GmbH, Prof. Dr.-Ing. K. Krüger, Institut für Automatisierungstechnik,
Universität der Bundeswehr Hamburg, Dipl.-Ing. H. Linn, Linn High Therm GmbH, Dr. D. Pauschinger,
Hüttinger Elektrotechnik GmbH & Co. KG, Prof. Dr.-Ing. H. Pfeifer, Lehrstuhl für Hochtemperaturtechnik an der
RWTH Aachen, Dr. H. Rinnhofer, Otto Junker GmbH, Dr.-Ing. A. Seitzer, SMS Elotherm GmbH, Dr.-Ing. H. Stiele,
EFD Induction GmbH
Prof. Dr.-Ing. E. Baake, Dr.-Ing. F. Beneke, Dr. rer. nat. M. Blum, Dr.-Ing. E. Dötsch, Dr.-Ing. O. Irretier,
Dr.-Ing. D. Trauzeddel, Dr.-Ing. E. Wrona
Dipl.-Ing. Stephan Schalm, Vulkan-Verlag GmbH
Tel. +49 (0)201 82002-12, Fax: +49 (0)201 82002-40, E-Mail: s.schalm@vulkan-verlag.de
Annamaria Frömgen, Vulkan-Verlag GmbH
Tel. +49 (0)201 82002-91, Fax: +49 (0)201 82002-40, E-Mail: a.froemgen@vulkan-verlag.de
Silvija Subasic, Vulkan-Verlag GmbH
Tel. +49 (0)201 82002-15, Fax: +49 (0)201 82002-40, E-Mail: s.subasic@vulkan-verlag.de
Bettina Schwarzer-Hahn, Vulkan-Verlag GmbH
Tel. +49 (0)201 82002-24, Fax: +49 (0)201 82002-40, E-Mail: b.schwarzer-hahn@vulkan-verlag.de
Martina Mittermayer, Vulkan-Verlag GmbH/Oldenbourg Industrieverlag GmbH,
Tel. +49 (0)89 45051-471, Fax: +49 (0) 89 45051-300, E-Mail: mittermayer@oldenbourg.de
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97091 Würzburg
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Verlag
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