Ideen & Tipps
Beispiel (1): Energieeinsparung - Wärmerückgewinnung im Prozess
In vielen Anlagen wird die im Prozess entstehende Wärme ungenutzt gelassen und abgeführt. Um die Abwärme gezielt im Prozess nutzen zu können, können folgende technologischen Alternativen in Erwägung gezogen:
- | Sekundäre Einspeisung des Abluftstroms in den Brennraum |
- | Einsatz einer modifizierten Brennwerttechnologie |
- | Verwendung von Wärmetauschern |
- | Abgasrückgewinnung |
- | Nachverbrennung in einem Stirling-Motor |
- | Nutzung der Abwärme zur Produktion elektrischer Energie |
Durch diese Veränderungen in der Prozessführung und der Anlagenkomponenten kann der Wirkungsgrad der Anlage höher und der Gesamtprozess damit effizienter gestaltet werden. Eine solche „intelligente“ Anlagenkonzeption lässt sich mit dem Netzwerk-Charakter optimal entwickeln, da alle verfahrensrelevaten Teilbereiche von Netzwerkpartnern abgedeckt werden.
Beispiel (2): Leichtbauweise schont Ressourcen
Die Arbeiten zum "lasergestützten Leichtbau" konzentrieren sich auf die Verarbeitung von Leichtbauwerkstoffen, wie z.B. hochfesten Stählen, Aluminium- und Magnesiumlegierungen. Diese Werkstoffe finden mit Blick auf eine verbesserte Ausnutzung von Energiequellen zunehmend Anwendung. Neuartige Produktionsverfahren, wie das Schweißen oder Löten mit Hochleistungslasern werden für die industriellen Anwendungen untersucht. Weitere Inhalte sind das Laserstrahlschneiden und -schweißen von Leichtbauwerkstoffen für leichtere und steifere Strukturen.
Die Anwendung moderner Simulationswerkzeuge für die industrielle Fertigung im Umfeld der Lasermaterialbearbeitung ist ebenfalls ein Schwerpunkt. Themen sind hier die rechnergestützte Auslegung von Spanntechnik für das Laserstrahlschweißen sowie die CAD/CAM-Kopplung und Offline-Programmerstellung für die Laserbearbeitung komplexer Bauteile. In beiden Fällen erlaubt die computergestützte Planung dieser Arbeitsschritte erhebliche Kosten- und Zeiteinsparung gegenüber der üblichen schrittweisen Annäherung an die optimale Lösung.
Typische Verfahrensvorteile:
- | Niedrigere Wärmeeinbringung (Streckenenergie) als bei herkömmlichen Schweißverfahren (MAG, WIG...) und damit weniger Verzug |
- | Hohe Schweiß-/Schneidgeschwindigkeit |
- | Verfahrensbündelung Laser-Hybrid (Laser-MIG/MAG, Laser-WIG) |
- | Unterschiedliche Materialarten und -stärken schneidbar und schweißbar |
- | Werkstoffgerechte Steuerbarkeit der Energieeinbringung |
- | Hohe Schnittkantenqualität |
- | Hohe Schweißnahtqualität bei geringer Nacharbeit |
- | Hohe Reproduzierbarkeit der Schweißungen |
- | Neue konstruktive Möglichkeiten, z.B. verdeckter T-Stoß |
Die Zielsetzung sind qualitativ verbesserte Produkte, geringerer Wärmeverzug und höhere Produktivität. Aber auch durch den Einsatz lasergeschweißter Strukturelemente lassen sich Einspareffekte erzielen.
Hochfeste Stähle, bekannt aus dem automobilen Leichtbau, finden immer häufiger Einsatz in der Konstruktion, im Schiffbau, in Fahrzeugen und Maschinen der Bauindustrie sowie im landwirtschaftlichen Bereich. Außer einem geringeren Gewicht haben hochfeste Stähle - verglichen mit normalem Baustahl - eine höhere Verschleißfestigkeit und Härte über einen breiten Temperaturbereich.
Allerdings sind hochfeste Stähle relativ problematisch zu schweißen. Bei den meisten Schweißprozessen gehen die positiven Eigenschaften des Grundmaterials (die im sehr komplexen thermo-mechanischen Herstellungsprozess eingestellt werden) in der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone verloren. Außerdem haben diese Stähle einen hohen Kohlenstoffgehalt, der zu Rissen in der Schweißnaht führen kann. Bei neuen Stahlsorten mit höheren Kohlenstoffgehalten wird es noch schwieriger werden, gute Schweißnähte zu erzielen.
Deshalb geht es auch darum, die Einsatzfähigkeit hochfester Stähle für belastungsangepasste Strukturen nachzuweisen.

