Restgitterzerkleinerer für Blechbearbeitungsmaschinen (Integration von einem Restgitterzerkleinerer in Blechbearbeitungsmaschinen zur Optimierung der Schrottsammelkette)

• Unité de recherche: OFEV
• Numéro de projet: UTF 628.07.20

Mots-clé (Allemand)

Laserschneidmaschine, Restgitterzerkleinerer, Schrott, Restblech, Lean

Description succincte (Allemand)

In der Schweiz gibt es viele kleine und mittlere Unternehmen (KMU), welche im Blechbearbeitungssektor der metallverarbeitenden Industrie tätig sind. Diese KMUs bearbeiten Bleche hauptsächlich mittels Laserschneidmaschinen oder mittels Stanz- und Biegemaschinen. Beim Laserschneiden von Blechen liegt am Schluss neben dem Produkt auch ein Restblech vor, welches im Durchschnitt noch ca. 30% der ursprünglichen Masse beträgt. Diese sperrigen und zum Teil grossen Restbleche, genannt Restgitter, werden heute ab Maschine aufwändig durch den Betrieb zum firmeneigenen Metallsammelplatz transportiert. Von dort holen die Schrotthändler die Restgitter ab, scheren diese zu kleineren Stücken und transportieren den konditionierten Schrott dann zum Stahlwerk. Dieses Vorgehen ist insgesamt aufwändig und fehleranfällig, insbesondere besteht aufgrund der Vermischungsgefahr beim Scheren ein Verlust der Information zur metallurgischen Zusammensetzung des Schrotts. Weil nun der Schrott nicht mehr hochwertig ist, resultiert im Stahlwerk eine geringere Ausbringungsrate bei gleichzeitig höherem Energiebedarf.
In den letzten drei Jahren wurden drei Studien mit relevanten Akteuren in der Schweiz durchgeführt mit dem Ziel, die Schrottsammelkette zu verbessern und gleichzeitig die Ausbringungsrate im Stahlwerk zu erhöhen. Diese Studien wurden durch das BAFU mitfinanziert und begleitet. Insgesamt konnte ein grosses ökonomisches und ökologisches Optimierungspotential in der bestehenden Schrottsammelkette, insbesondere beim Sammeln und Aufarbeiten von Neuschrott (z.B. ab Blechbearbeitungsmaschinen), aufgezeigt werden.
Im Rahmen dieses Projektes sollen an einer Pilot- und Demonstrationsanlage technische und organisatorische Ergänzungen entlang der Schrottsammelkette vorgenommen werden, damit der wertvolle Sekundärrohstoff ab Blechbearbeitungsbetrieb einfach und «werterhaltend» einem effizienten Recycling zugeführt werden kann. Die sperrigen Restgitter sollen maschinennahe mittels einem Restgitterzerkleinerer so aufbereitet werden, dass diese direkt an ein Stahlwerk geliefert werden können.

Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 10.12.2019 und der Zusatznotifikation vom 31.01.2020 genehmigt.

Résultats selon le contrat (Allemand)

1.    Ein detailliertes Konzept für die Integration eines Restgitterzerkleinerer der Firma TRUMPF AG in eine Blechbearbeitungsmaschine (z.B. Laserscheiden) liegt vor. Das detaillierte Konzept beinhaltet mindestens die technischen Anforderungen für die Integration eines Restgitter-zerkleinerer, definiert den Testkunden, definiert die Schnittstellen entlang der Prozesskette und zeigt die notwendigen Anpassungen an der Logistik auf.

2.    Der Restgitterzerkleinerer der Firma TRUMPF AG ist beim Testkunden installiert und betriebsbereit. Meilenstein 1.

3.    Versuche mit verschiedenen Restgittern unterschiedlichster metallurgischer Zusammensetzung sind durchgeführt und die Schrottchargen für die Weiterverarbeitung und Auswertung sind vorbereitet.

4.    Die Auswertungen der Schrottchargen aus den Versuchen mit dem Restgitterzerkleinerer zeigt die Wirksamkeit der Anpassung der Prozesskette inkl. Logistik auf und dass die notwendigen Qualitätsmerkmale für die Direktabnahme durch die Stahlwerke ab Blechbearbeitungsbetrieb erreicht werden.  

5.    Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 4 sowie eine Berechnung der verbesserten Verwertungsrate durch die höheren Schrottqualitäten bei den Stahlwerken und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben.

6.    Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.

7.    Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung ist dem BAFU abgegeben und kann auf Nachfrage beim BAFU vorgetragen werden.

Objectifs du projet (Allemand)

An einer Laserschneidmaschine soll ein automatisierter Restgitterzerkleinerer «Shear Master» von TRUMPF AG mechanisch wie auch elektrisch eingebunden werden, um die Restgitter direkt ab Bearbeitungsmaschine ohne Informationsverlust der metallurgischen Zusammensetzung so aufzubereiten und zu lagern, dass diese direkt an ein Stahlwerk geliefert werden können.

Description des résultats (Allemand)

Meilenstein 1:

In einem ersten Schritt wurde zum einen ein geeigneter Blechverarbeiter (mit Stanz- oder Laserschneidmaschinen) in der Schweiz gesucht. Die entsprechenden Anlagen standen dem Projektteam ab Juni 2020 zur Verfügung. Zum anderen wurde der unter Lean-Six-Sigma optimierte Schrottsammelprozess – ab Bearbeitungsmaschine bis zum Stahlwerk – genauer untersucht und die organisatorischen, ökonomischen und technischen Anforderungen (insbesondere auch an den Informationsfluss betreffend metallurgischer Zusammensetzung) erstellt und mit den Akteuren entlang des Schrottsammelprozesses abgeglichen und festgelegt.

Meilenstein 2 (Ende des Projekts)

In einem zweiten Schritt wurden alle relevanten Akteure entlang des Schrottsammelprozesses in einen gemeinsamen Problemlöseprozess eingebunden; das Ziel bestand darin, das Konzept Lean-Six-Sigma möglichst effizient umzusetzen respektive für alle einen möglichst grossen «shared value» bei gleichzeitig reduzierten Umweltbelastungen zu generieren. Das Projektteam bestand zu diesem Zeitpunkt aus Maschinenhersteller, Blechverarbeiter, Stahlwerk und dem Gesuchsteller. Als Resultat liegt ein unter technischen, ökonomischen und ökologischen optimierter Schrottsammelprozess vor, welcher inhärent hohe Schrottqualität garantiert. Im November 2020 erfolgte die erste Direktanlieferung an Swiss Steel. Das Projekt konnte somit im vorgesehen Zeit- und Kostenrahmen abgewickelt werden.

Mise en oeuvre et application (Allemand)

Ab November 2020 erfolgte ab der Pilot- und Demonstrationsanlage die direkte Anlieferung des hochwertigen Neuschrotts / der entsprechenden Monofraktionen an das Stahlwerk. Die Zusatzerträge auf Stufe Blechverarbeiter sind signifikant höher, weil jetzt definierte Monofraktionen mit belastbarer Information zur metallurgischen Zusammensetzung vorliegen und die Logistik deutlich vereinfacht wurde. Dank diesem Mehrertrag rentieren die Investitionen in «Restgitter zerkleinern» und in «umsichtigere Handhabung im Blechverarbeitungsbetrieb». Zudem reduzieren sich so auch die Umweltbelastungen (ca. 10 Tonnen CO2 pro 100 Tonnen Neuschrott) respektive die «Kreislauffähigkeit» erhöht sich (grösserer Anteil an Material bleibt im Kreislauf, weil grössere Ausbringungsrate im Stahlwerk).

Suivi (Allemand)

Die involvierten Firmen sehen folgende weitere Schritte:

Stufe Anlagenhersteller: Die Lösung ist technisch ausgereift und ökonomisch und ökologisch sehr attraktiv. Zudem ist die Lösung einfach skalierbar und wird deshalb interessierten Kunden verstärkt angeboten.

Stufe Stahlwerk: Das Stahlwerk will das hier validierte Konzept breit umsetzen. Zu diesem Zweck werden u.a. alle in der Lieferkette involvierten Firmen im Hinblick auf «Lean-Six-Sigma» geschult / sensibilisiert.

Stufe Engineering-Firma: Die von der Engineering-Firma zusätzlich eingebrachten Ideen und Grundlagen für eine optimierte Organisation / optimierte Prozesse respektive Zertifizierung dieser hochstehenden Arbeitsweisen wird als neues Engineering-Angebot den neuen Anlagenkunden angeboten.