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SPECIAL: GIESSTECHNIK IM AUTOMOBILBAU
Benchmark bei der Energieund
Rohstoffeffizienz
Mit der neuen AMR-Fertigungslinie
verschafft sich
GF Mettmann einen deutlichen
Technologievorsprung
gegenüber der Konkurrenz.
Georg Fischer Mettmann betreibt seit August vergangenen Jahres eine weitere hochautomatisierte
Fertigungslinie, die durch zahlreiche Innovationen die Messlatte bei der ressourcen- und
energieeffizienten Fertigung von Leichtbauteilen aus Eisen und SiboDur deutlich anhebt.
Der Automobilzulieferer wird durch höhere Produktivität, Qualität und ergonomischere Arbeitsplätze
zugleich als Arbeitgeber noch attraktiver und steigert seine Wettbewerbsfähigkeit.
Fotos: GF mettmann
VON ROBERT PITEREK, DÜSSELDORF
Rund vier Monate liegt der erste Abguss
auf der neu installierten Fertigungslinie
bei Georg Fischer (GF)
Mettmann zurück. Inzwischen produziert
die Aeration Moulding Robotpouring
(AMR)-Anlage (Bild oben und Bild 1) der
Automotive-Eisengießerei im Zwei-Schicht-
Betrieb – ab kommendem März ist der Umstieg
auf den Drei-Schicht-Betrieb geplant.
Beim Blick in die eigens für den Produktionsausbau
errichtete 5000 m 2 große Halle
fällt die AMR-Anlage sofort ins Auge:
ein makellos blau-weißes Stahlgerüst über
einer Formanlage von Heinrich Wagner
Sinto (HWS), Bad Laasphe, mit den typischen
gelben Metallringen – dem sogenannten
Wender zum Drehen der Form in
die gewünschte Gießposition. In der Halle
sind die typischen Produktionsgeräusche
einer Gießerei zu vernehmen: Schüttgeräusche
wechseln sich mit hydraulischen
Zischlauten ab, in den kurzen Ruhepausen
ist das Surren von Robotern zu hören, gelegentlich
hallt eine Sirene. Hinter der
Form anlage am anderen Ende der Halle ist
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Bild 1: Blick über die AMR-
Anlage in Richtung Gießofen.
Unter der silbernen Schutzhülle
befindet sich der Industrieroboter
für das Kontaktgießen.
durch ein geöffnetes Tor ein Blick auf die
Roboter-Auspack-Station möglich.
GF Automotive, Schaffhausen, Schweiz,
die Muttergesellschaft des Automobilzulieferers
hat sich die neue Fertigungsanlage
36 Mio. Euro kosten lassen. Damit reiht
sich das Unternehmen in eine Gruppe von
Gießereien ein, die sich durch die Finanzund
Wirtschaftskrise nicht entmutigen ließen
und Großinvestitionen tätigten oder
aufrechterhielten. Mut ist aber nicht das
Motiv der Investition: „Die in unserer neuen
Fertigungsanlage realisierten Innovationen
geben GF einen Technologievorsprung
von 5 bis 10 Jahren gegenüber der
Konkurrenz“, betont Andreas Güll, der Geschäftsführer
von GF Mettmann. Das ihm
unterstellte Unternehmen mit seinen 1000
Mitarbeitern ist der größte Arbeitgeber in
der 40 000-Einwohner-Stadt Mettmann unweit
des Neandertals, in dem ein Museum
über den weltberühmten Urmenschen aufklärt,
der hier erstmals entdeckt wurde.
Innerhalb der Unternehmensgruppe GF
Automotive haben die Gießer aus dem
Rheinland einen besonderen Stellenwert:
„Der Standort Mettmann zählt aufgrund
seiner Größe und Innovationskraft zu den
wichtigsten von GF Automotive – er leistet
einen erheblichen Beitrag zur Versorgung
der in Zentraleuropa ansässigen Fertigungswerke
der Pkw- und Lkw-Hersteller“,
so Güll. Ob Schwenklager, Radträger,
Lagergehäuse, Pleuel, Querlenker, Kurbelwellen,
Hinterachsgehäuse, Schräglenker,
Radnaben oder Rahmenanbauteile: In jedem
zweiten Automobil in Europa ist ein
Gussteil von Georg Fischer Mettmann verbaut.
Unter den Kunden finden sich alle
Fahrzeughersteller, die Rang und Namen
haben, u. a. VW, Daimler, Scania, Toyota,
Audi, Volvo, Ford und seit neuestem auch
Hyundai/KIA. Die bedeutende Marktposition
zeigt sich auch an den beachtlichen
Umsätzen: 284 Mio. Euro waren es im vergangenen
Jahr. Neben der 1907 gegründeten
Mettmanner Gießerei fertigt GF Automotive
mit insgesamt 5500 Mitarbeitern
noch in weiteren neun Produktionsstätten
in Deutschland, Österreich und China. Dazu
gehören Entwicklungszentren in der
Schweiz sowie in China. Zwei der deutschen
Standorte hat das Unternehmen aber
kürzlich abgestoßen, „um sich auf seine
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SPECIAL: GIESSTECHNIK IM AUTOMOBILBAU
Kernaktivitäten zu konzentrieren“: Die Aluminiumsandgusswerke
in Friedrichshafen
und Garching sind inzwischen von dem österreichischen
Automobilzulieferer MWS,
Schwoich, übernommen worden.
Die AMR-Anlage ersetzt zwei vorhandene
Fertigungslinien und kann in der Spitze
bei einem Durchsatz von bis zu 240 Kästen
pro Stunde 60 000 Tonnen im Jahr produzieren.
Damit ist die Kapazität von GF
Mettmann um 20 000 auf insgesamt
200 000 Tonnen per annum gestiegen. Das
maximale Gießgewicht je Gusstraube ist
mit 205 Kilogramm bemerkenswert. Die
Werkstoffpalette reicht von Gusseisen mit
Kugelgraphit (GJS 400-800) über SiboDur
450-700 bis zu HiSi-Legierungen. Die Charge
für den Schmelzbetrieb von GF Mettmamm,
deren Hauptaggregate aus einem
Kupolofen von Küttner, Essen, (Bild 2) sowie
zwei Mittelfrequenz-Tiegelöfen von Inductotherm,
Rancocas, USA, bestehen,
wird in der Chargierhalle zusammengestellt
(Bild 3). Wiegeeinheiten sorgen für
das exakte Zusammenstellen der Charge.
Für die Anlage spricht nicht nur die
Kapazitätssteigerung: „Für die Automobilindustrie
ist heute maßgeblich Leichtbau
zu optimalen Kosten entscheidend.
Hier leistet die AMR durch Automatisierung
und geringeren Energieeinsatz bei
gleichzeitig höherer Qualität einen wichtigen
Beitrag zur Serienfertigung von filigranen
gewichtsreduzierten Bauteilen
bei optimaler Produktivität“, beschreibt
der 48-Jährige Güll. Gute Voraussetzungen
also für die Konzernleitung in der
Schweiz, die selbstgesteckten Ziele mit
dem modernisierten Werk zu erreichen:
die effiziente und ressourcenschonende
Fertigung von Leichtbauteilen für die Automobilbranche.
Die Fertigungsstrecke AMR umfasst
zahlreiche Prozessschritte. Sie werden von
mehr als 15 Robotern und mit modernen
stromsparenden Elektromotoren ausgeführt,
was eine nahezu „mannlose Produktion“
ermöglicht. Raffinierter und energieeffizienter
im Vergleich zu herkömmlichen
Formanlagen arbeitet etwa die HWS-ACE-
Formmaschine (Bild 4), denn sie nutzt parallel
zu hydraulischen Vorrichtungen
auch ihr tonnenschweres Eigengewicht zur
Formherstellung. Gleichzeitig erzeugt ein
Gegenpressvorgang eine gleichmäßige
Formhärte im Modellbereich. Das Füllen
der Formkästen erfolgt nach dem derzeit
modernsten Formverfahren ACE: Der Formstoff
wird fluidisiert, wodurch sich die Eigenschaften
des Formsands denen einer
Flüssigkeit annähern. So kann der Formkasten
optimal ausgefüllt und das eingebrachte
Modell bestmöglich abgebildet
werden. Rollen die mit schwarzem Formsand
gefüllten Kästen auf der Formanlage
vorwärts, gelangen sie zum ersten Roboter
an der Fertigungslinie, welcher die Kerne
mit Hilfe von Unterdruck automatisiert
einlegt. Hierfür arbeitete GF Mettmann mit
Bild 3: Chargierhalle
bei GF Mettmann.
Im Vordergrund:
zu Blechpaketen
gepresste Altautos.
Fotos: andreas bednareck
Bild 4: HWS-Formanlage
mit den typischen
gelben Ringen,
dem Wender
zum Drehen der
Formen.
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Bild 2:
Hochleistungskupolofenanlage
von
Küttner. Die Anlage
speist vier Induktionsrinnenöfen.
Bild 5:
Druckgießofen beim Befüllen:
Über eine Rinne
wird Prozesseisen von
den Gießrobotern
in den Ofen zu rückgespült.
Foto: GF METMMANN
dem Automatisierungsexperten Robotec,
Bad Säckingen, zusammen.
Die ganze Linie ist auf Ressourcen- und
Energieeffizienz ausgelegt, wie auch die
nächsten beiden Streckenpunkte zeigen:
Die modernen über der Formstrecke angebrachten
Messinstrumente der Firma Inspectomation,
Mannheim, verhindern
durch den Abgleich der Form mit einem
optimalen Referenzbild, dass fehlerhafte
Formen in den Gießprozess gelangen. Beim
anschließenden Roboter-Kontaktgießen,
das erstmals beim Eisengießen zwei Schwerlastroboter
ausführen, wird übrig gebliebenes
flüssiges Eisen in den Druckgießofen
von Otto Junker, Simmerath, zurückgespült,
wodurch energieintensives erneutes Erhitzen
entfällt (Bild 5). „Durch diesen Schritt
senken wir unsere CO 2 -Emissionen um den
Ausstoß von 500 VW-Golf im Jahr“, nennt
der zweifache Familienvater ein prägnantes
Beispiel. Das Kontaktgießen ist zudem
extrem präzise, sodass auf einen Eingusstrichter
in der Sandform verzichtet werden
kann – was weitere Materialeinsparungen
zur Folge hat. Alle Maßnahmen zusammengenommen
rechnet Güll mit Energieeinsparungen
von rund 41 % gegenüber herkömmlichen
Anlagen. Zum effizienten Einsatz von
Energie trägt auch ein Rotationswärmetauscher
der Firma Kappa, Steyr-Gleink,
Österreich, bei, der die Abluftwärme für
die Hallenbeheizung nutzt. Güll: „Die neue
Halle wird optimal be- und entlüftet. Abgesaugte
Luft wird 1:1 in Form von Frischluft
zugeführt. Bis zu einer Außentemperatur
von - 6 °C können wir durch die Nutzung
der Abluftwärme die Luft in der Halle ohne
Fremdenergieeinsatz aufheizen (Bild 6).“
Bisweilen greift GF Mettmann auch auf
Altbewährtes zurück: Um die Zusammensetzung
der Schmelze jederzeit analysieren
und auf Abweichungen reagieren zu
können, setzt das Unternehmen auf eine
Rohrpostleitung, die Proben direkt ins Labor
schickt – die Ergebnisse gelangen dann
per Datenkabel rasch auf einen Bildschirm
nahe des Gießofens. Wenige Meter davon
entfernt zeigt eine Digitalanzeige über der
Fertigungsstrecke den aktuellen Wirkungsgrad
der Anlage an, damit die Produktivität
der Anlage stets überprüft werden kann.
Die Zielmarke liegt bei für den hohen Automatierungsgrad
anspruchsvollen 85 %.
Um dünnwandige Teile im Anschluss
an den Gießprozess prozesssicher auszupacken,
bot sich eine Lösung an, die GF
Mettmann mit dem Automatisierungsdienstleister
Janke aus Ratingen realisiert
hat: Die aus jeweils bis zu zwölf Bauteilen
bestehenden Gusstrauben werden von
zwei per visuellem System gesteuerten Robotern
aus dem Sand entnommen und an
Haken aufgehängt – wie auf der ganzen
Anlage verläuft der Vorgang kontaktlos
(Bild 7). Dieses sogenannte Soft-Handling
schließt jegliche Krafteinwirkung auf das
Bauteil von der Formherstellung bis zum
Versandbehälter aus.
Bild 6:
Absaughaube
über dem Gießofen
zur Nutzung der
Abwärme.
Bild 7 (rechts):
Nach dem Auspacken
hängt ein
Roboter eine Gießtraube
an ein Transportgehänge.
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Bild 8: Über das Power&Free-Fördersystem werden die Gusstrauben durch ein 2-etagiges Kühlhaus zur Strahlanlage befördert.
Bei der Besichtigung des Werksgeländes
wird Geschäftsführer Güll freundschaftlich
begrüßt. Das ist beim Blick auf
die Karriere des 48-Jährigen nicht überraschend.
Güll kann auf 24 Jahre Betriebszugehörigkeit
in verschiedenen Positionen
zurückblicken. Er startete als Assistent,
war dann lange Jahre Gießereileiter und
ist seit 2008 Geschäftsführer des Werks.
Vor seinem Einstieg bei GF Mettmann studierte
er Gießereitechnik am Gießerei-Institut
in Duisburg. Erste Berührungspunkte
mit Georg Fischer hatte er schon bei seiner
Diplomarbeit, die er am Hauptsitz der
Unternehmensgruppe in Schaffhausen sowie
bei GF Herzogenburg in Österreich
durchführte. Heute nennt er das Unternehmen
seine zweite Familie. Treu ergeben ist
er nicht nur GF Mettmann sondern auch
seinem Verein MSV Duisburg – wenn es
auch zurzeit schwer fällt. Der Erfolg ist ihm
nicht zu Kopfe gestiegen: „Ein Ingenieur,
der sich nicht mindestens zwei Mal pro
Tag die Hände waschen muss, ist kein guter
Ingenieur“, sagt er und zeigt mit diesem
Zitat von Kiichiro Toyoda, dem Toyota-Firmengründer,
dass er mit beiden Beinen
auf dem Boden seiner Gießerei steht.
Nach dem Auspacken werden die von
den Robotern an Haken aufgehängten,
noch glühend heißen Gusstrauben von dem
sogenannten Power&Free-Fördersystem
(Bild 8) durch ein 2-etagiges Kühlhaus um
die ganze Halle herum zur Durchlaufstrahlanlage
von Agtos, Emsdetten, transportiert.
Während des Abkühlens im Kühlhaus wird
erneut Formsand von den Gussteilen abgetragen:
„Zwischen 3 und 5 Kilogramm
können wir noch von jeder Gusstraube in
den Sandrecycling-Kreislauf zurückführen“,
beschreibt Güll. Für die AMR-Anlage
wurde auch in einen neuen Sandmischer
von Eirich, Hardheim, mit einer Kapazität
von 200 Tonnen in der Stunde investiert.
Beim Strahlen angekommen, verschwinden
zwei Strahlgehänge mit jeweils sechs
Gusstrauben gleichzeitig in der hocheffizienten
Anlage. Nach dem Durchlaufen der
drei Kammern werden die Gusstrauben für
das sogenannte Roboterspreizen von insgesamt
neun Robotern in Empfang genommen:
Gesteuert von visuellen Steuerungssystemen
entnehmen zunächst vier Roboter die
Gusstrauben aus den Power&Free-Gehängen,
während vier andere die Angüsse automatisch
abtrennen. Ein weiterer Roboter
führt das Kreislaufmaterial schließlich der
Zerkleinerung und den Rücktransportbändern
zu (Bild 9). Für diese Automatisierungslösung
setzten die Mettmanner Gießer erneut
auf die Ratinger Firma Janke sowie
bei der Kreislaufrückführung auf das Essener
Unternehmen Küttner. Schließlich liegen
versandfertige Bauteile auf dem ergonomischen
Förderband, das die finalen Kontrollarbeitsplätze
passiert.
Bild 9: Beim Roboterspreizen entnehmen vier Roboter die Gusstrauben aus den Power&Free-
Gehängen, vier weitere spreizen die Gussteile ab.
Foto: GF METMMANN
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