Fertigung 06.06.2008, 19:35 Uhr

Supraleiter optimieren Metallverarbeitung  

VDI nachrichten, Düsseldorf, 6. 6. 08, Si – Neuentwickelte Induktionsheizer mit Supraleitertechnologie erschließen Sparpotenzial bei der kontrollierten Erwärmung von Metallen. Sie verbrauchen bei höherer Produktivität und Prozessqualität 50 % weniger Energie als vergleichbare Induktionsheizer mit Kupferleitern.

Hersteller von Halbfertigprodukten aus Aluminium, Kupfer und anderen Nichteisen-Metallen erhalten zur Erwärmung der Rohmaterialblöcke jetzt neue Induktionsheizer, bei der Hochtemperatur-Supraleiter-Spulen (HTS) die bislang verwendeten Kupferspulen ersetzen. Anders als Kupferdraht übertragen die HTS elektrischen Strom widerstands- und damit verlustfrei.

Während die elektrische Energie in konventionellen Anlagen nur zu etwa 40 % für die Erwärmung der Werkstücke genutzt werden konnte, liegt der Wirkungsgrad der HTS-Induktionsheizer einschließlich aller Nebenanlagen bei über 80 %, teilen Zenergy Power, Rheinbach, und Bültmann, Neuenrade, als Anbieter der neuen Induktionsheiztechnik mit. Für die weltweit erste Industrieanwendung dieser Technik erhielten die Entwickler auf der Hannover Messe im April den diesjährigen Innovationspreis „Hermes Award“ der Deutschen Messe.

Durch die Nutzung widerstandsloser Stromleiter verbrauchen die HTS-Induktionsheizer laut Herstellerangaben 50 % weniger Energie. Besondere Bedeutung gewinne das neue Verfahren durch die große Verbreitung und den hohen elektrischen Stromverbrauch konventioneller Induktionsheizer.

„Die CO2-Emissionen der Metallverarbeitenden Industrie lassen sich substanziell verringern, wenn konventionelle Anlagen durch HTS-Induktionsheizer ersetzt werden“, erklärte Carsten Bührer, Geschäftsführer von Zenergy Power. Die technischen Eigenschaften und die höhere Wirtschaftlichkeit der HTS-Anlagen würden diese Entwicklung zusätzlich forcieren, denn ihre Betriebskosten seien deutlich geringer. Bührer: „Verglichen mit einem konventionellen Induktionsheizer summieren sich nach unseren Berechnungen alleine die Stromeinsparungen innerhalb der Anlagenlebensdauer von 20 Betriebsjahren auf das Vierfache des Kaufpreises.“

Anders als konventionelle Anlagen, arbeiten HTS-Induktionsheizer laut Bührer „auf Knopfdruck“ sofort ebenso energiesparend wie bisherige Systeme im Dauerbetrieb. Just-in-time-Produktionen und Fertigungen hochwertiger Bauteile aus speziellen Metalllegierungen würden dadurch flexibler und kostengünstiger. Denn bereitliegende Rohmetallblöcke ließen sich nach Bedarf in Minutenschnelle einzeln gezielt erwärmen und dann weiterverarbeiten. Die induktive Erwärmung ist dabei laut den Herstellerangaben so exakt steuerbar, dass in den Werkstücken genau definierte Temperaturprofile entstehen. Das Qualitätsniveau von Metallprofilen und Rohren, die beispielsweise in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, im Maschinenbau, beim Bau von Wärmetauschern und im Fensterbau zum Einsatz kommen, könne so weiter gesteigert werden.

Pluspunkte sammeln HTS-Induktionsheizer auch durch ihre kompakten Abmessungen. Supraleiter-Spulen sind klein, weil das Material bei gleichem Leitungsquerschnitt 100-mal mehr Strom übertragen kann als ein Kupferkabel. Die HTS-Technologie macht zudem die aufwändige Kühlung konventioneller Anlagen überflüssig und erlaubt eine kleiner dimensionierte Energieversorgung. Diese Faktoren ermöglichen laut Zenergy Power eine sehr platzsparende Bauweise, die den Bedarf an Nutzfläche mehr als halbiere. Da in der Heizkammer keine bewegten Teile mehr eingebaut seien, böten die HTS-Induktionsheizer außerdem den Vorteil eines wesentlich geringeren Wartungsaufwands. Spule und Antriebstechnik befänden sich außerhalb der Warmzone und würden weder erhöhten Temperaturen noch wesentlicher mechanischer Beanspruchung ausgesetzt.

In der Metallverarbeitenden Industrie machen Induktionsheizer das Rohmaterial vor der Bearbeitung durch Erhitzen weich und besser formbar. Zugleich dient der Durchwärmungsprozess dazu, gezielt bestimmte Eigenschaften des Endprodukts zu erreichen. Der entscheidende Vorteil der HTS-Induktionstechnologie ist dabei die gleichmäßige Durchwärmung des Metalls. Materialschäden durch örtliche Überhitzung, wie sie bei der Metall- erwärmung im Gasofen oder in konventionellen Induktionsöfen vorkämen, sind laut Zenergy bei dem neuen Verfahren ausgeschlossen. RM/Si

  • Jürgen Siebenlist

  • Rolf Müller-Wondorf

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