stahl + eisen 04/2020 Leseprobe

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TITELTHEMA: INNOVATION Innovationstransfer Hektar Lagerfläche umschlagen, während die gängigsten auf Einsatz von RTG beruhenden Hafensysteme auf rund 45 000 TEU pro Hektar und Jahr kommen. Vorteile für die Umwelt Volker Brück, Director Business Development bei Boxbay, sieht neben Raum- und Geschwindigkeitsgewinn weitere Vorteile: „Dank unserer Digitalisierung wissen wir, wo sich jeder einzelne Container im Hochregallager befindet und können diesen einzeln entnehmen. In der bisherigen Hafenlogistik sind dazu aufwendige Umlagerungen an der Tagesordnung, die nicht nur dauern, sondern auch Geld kosten. Nur dadurch finden bis zu 60 Prozent unproduktive Bewegungen statt. Diese entfallen komplett mit Boxbay.“ Neben Hafenbetreibern und Reedereien profitiert auch die Umwelt von dem System. So wird kein CO 2 erzeugt, da alle Komponenten elektrisch betrieben werden. Die Regalbediengeräte verfügen über eine Energierückgewinnung und das Dach des Lagers kann komplett mit Solar-Panels bedeckt werden. So erzeugt das System in etwa die Energie, die es benötigt – und ist damit nachhaltig, sauber, wirtschaftlich und CO 2 -neutral. Branchenskepsis als Knackpunkt... Rückblick: Eigenen Angaben zufolge kann Amova über 100 Referenzen für Hochregallagersysteme vorweisen. Je länger sich die Ingenieure und Techniker daher mit den spezifischen Anforderungen der Hafenlogistik beschäftigten, desto klarer wurden ihnen vor dem eigenen Erfahrungshintergrund, dass sie sämtliche Branchenanforderungen erfüllen und den Hafenbetreibern ein enormes Potenzial bieten würden. Insofern waren sich die Südwestfalen sehr sicher, dass es für den erfolgreichen Start nur einen relevanten Knackpunkt geben würde – die Skepsis der verantwortlichen Hafenlogistiker. Viel zu oft hatten diese in Bernd Klein „Wir konnten es selbst kaum glauben, dass wir eine Lösung gefunden hatten, an der die Branche bereits seit über 40 Jahren entwickelt hat“ den letzten Jahrzehnten schließlich ein Konzept nach dem anderen scheitern sehen. ... und eine globale Ausschreibung als Glücksfall Das System wurde selbstverständlich in eigenen Simulationen und mittels virtueller Realität allen möglichen Testszenarien unterzogen. Doch vor dem Schritt an die Öffentlichkeit sollte der Branche ein eindeutiges Zeichen gesetzt werden, dass Boxbay funktionieren werde. An dieser Stelle kam das vielzitierte „Glück der Tüchtigen“ ins Spiel – denn fast zeitgleich mit der Entwicklungsaktivität führte DP World aus Dubai eine Ausschreibung durch. Einer der weltweit größten Betreiber von Containerterminals erhoffte sich davon ein neues Logistiksystem. Bereits die ersten Gespräche zwischen beiden Gesellschaften verliefen vergleichsweise fruchtbar und mündeten schließlich in dem Joint-Venture namens Boxbay. Im Folgeschritt wurde die Firma TBA beauftragt. Der Spezialist für Simulationen in der Hafenlogistik testete mit den echten Konstruktionsdaten und realistischen Parametern ebenfalls die Bewegungen und Leistungen. Die externen Zahlen bestätigten die hauseigenen Berechnungen. „Wir konnten es selbst kaum glauben, dass wir eine Lösung gefunden hatten, an der die Branche bereits seit über 40 Jahren entwickelt hat“, fasst Amova-CEO Bernd Klein die damalige Gefühlslage zusammen. Ausblick Als zentrale Wegmarke wird erst einmal die Expo 2020 in Dubai angesteuert, zu der das neue Hochregallagersystem offiziell in den Betrieb gehen wird. Wie es dann weitergeht? Boxbay schaffe „neue Freiräume im Hafen und damit auch neue Möglichkeiten innerhalb des Zollbereichs große Service- oder Fullfilment-Centren einzurichten“, erklärt Boxbay-CEO Mathias Dobner. Das sei für Hafenbetreiber und Logistikunternehmen hochinteressant, denn Value-Added-Services seien „ein interessanter Markt mit guter Wertschöpfung“, ergänzt er. Solche Service-Centren könnten dann entweder von Logistikdienstleistern oder aber den Hafen-Unternehmen selbst betrieben werden. So wie es aussieht, wird die „New Horizons“-Strategie der SMS group die avisierten Früchte tragen, das Know-how aus der Stahlindustrie in neue Branchen zu übertragen. BEARBEITER/QUELLE: tp/SMS group Hintergrund Boxbay-Krananlage für umfängliche Funktionstest in der Fertigung vormontiert Die Innovationsstrategie „New Horizon“ soll dem Anlagen- und Maschinenbauer SMS group neue Märkte und Wachstumsfelder rund um die Kernkompetenzen erschließen. Weitere Beispiele neben Boxbay sind das Thema Additive Fertigung, das von der Metallpulverherstellung bis zum gedruckten 3D-Bauteil reicht, und die Anlagentechnik für die nachhaltige Rückgewinnung hochwertiger Metalle aus Elektronikschrotten („Urban Gold“). 26 April 2020 stahlundeisen.de
TITELTHEMA: INNOVATION NE-Metalle Metallpulver für den 3D-Druck von Flugzeugteilen Forscher der Moskauer NUST MISIS entwickeln kosteneffektives Herstellungsverfahren für Verbundpulver Quelle: NUST MISIS Ein Mitarbeiter der Forschergruppe bereitet Mahlbecher der Planetenmühle vor. DARUM GEHT’S: Eine Gruppe von Wissenschaftlern der National University of Science and Technology „MISIS“ (NUST MISIS, vormals Moscow Institute of Steel and Alloys State Technological University) hat ein hocheffizientes und wirtschaftliches Verfahren entwickelt, um Ausgangswerkstoffe für die additive Fertigung herzustellen. Zielgruppe für das kugelförmige Verbundpulver aus Titan/ Aluminium ist die Luft- und Raumfahrtbranche. Der 3D-Druck hat sich auch in der Luft- und Raumfahrtbranche als fester Trend etabliert. Bei der Herstellung von Teilen für Flugzeuge und Raumfahrzeuge werden zunehmend intermetallische Titan-Aluminium- und Titan- Nickel-Verbindungen verwendet. 3D-Produkte aus diesen Werkstoffen zeichnen sich durch eine geringe Dichte, hohe Festigkeitseigenschaften und hohe Hitzebeständigkeit aus und können komplexe geometrische Formen besitzen. Relativ einfach und kostengünstig produzierte Verbundpulver tragen maßgeblich zum kosteneffektiven 3D-Metalldruck bei. Qualitativ hochwertiges Vorstufenpulver werde „für die 3D-Serienfertigung von Teilen für Raketen und Flugzeuge sowie ein einfaches, hocheffektives und kostensparendes Herstellungsverfahren benötigt“, erklärt sagt Andrey Nepapushev, Ph.D., Mitglied der Forschergruppe und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Research and Development Center of Functional Nanoceramics der NUST MISIS. Die großtechnische Einführung von Anlagen für den 3D-Metalldruck in der Industrie werde „in erster Linie durch die hohen Kosten der Ausgangswerkstoffe gebremst“, ist er überzeugt. Daher könne noch immer nicht wirtschaftlich produziert werden. Das Hauptziel seiner Forschergruppe ist daher die Entwicklung eines kosteneffektiven Verfahrens zur Gewinnung qualitativ hochwertiger Metallpulver. Feinstzerkleinerung per Planetenmühle Tatsächlich haben es die Wissenschaftler geschafft, die Herstellung von Pulvern für den 3D-Druck zu vereinfachen, wie sie bei einer Darstellung ihrer bisherigen Ergebnisse in einem Fachtext skizzieren. Erreicht wurde dies mit einer Kombination von Planetenmühlenmodi, bei der durch intensive mechanische Bearbeitung Verbundpulver gewonnen wurden, die aus kugelförmigen Partikeln bestehen (sowohl Titan als auch Aluminium). Das „halbfertige“ Produkt kann direkt in einen 3D-Laserdrucker gegeben werden, wo es zu einer Reaktion der Metalle kommt, die unmittelbar während des Druckvorgangs bei einer Temperatur von ca. 650 Grad eine hitzebeständige intermetallische Verbindung bilden. Nach Aussage der Wissenschaftler ist die Nutzung einer Planetenmühle – dabei handelt es sich um eine Sonderform der Kugelmühle, die besonders der Feinstzerkleinerung sehr harter Materialien dient – für diesen Zweck eine Weltneuheit. Das Laborverfahren sei auch für die Produktion geeignet, da industrielle Pendants einer Planetenmühle existieren. Energieverbrauch sinkt spürbar Der Einsatz gebrauchsfertiger intermetallischer Verbindungen für den 3D-Druck erfordert ein vorgelagertes Gießverfahren und spezielle Technologien und verbraucht sehr viel Energie. Zur Gewinnung des Pulvers muss die heiße Schmelze mit einem Gas-, Wasser- oder Plasmastrahl „besprüht“ werden, was die Produktion zusätzlich verkompliziert und verteuert. „Als Ausgangswerkstoff für unsere Experimente dienten Pulver aus Titan, Aluminium und Nickel, die in einer Planetenmühle intensiv maschinell bearbeitet wurden. Das experimentelle Verfahren hat die Gewinnung von Vorstufenpulvern erheblich vereinfacht und verbilligt. Zudem konnte der Energieverbrauch des 3D- Drucks um 20 % gesenkt werden. Demgemäß kann beim Schmelzvorgang während des Druckens auf hohe Laserenergie verzichtet werden“, ergänzt Andrey Nepapushev. Die Forschergruppe hat die Optimierung der Vorstufenpulververbindungen abgeschlossen und damit begonnen, die ersten Prototypen aus den gewonnenen Pulvern anzufertigen. BEARBEITER/QUELLE: tp/NUST MISIS stahlundeisen.de April 2020 27
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