Materialeffizienz durch weniger Vielfalt innerhalb der Produktionslinie

Die Aqseptence Group GmbH in Karlsruhe ist ein global anerkannter Hersteller von Ausrüstungen zur mechanischen Wasseraufbereitung. Für Kläranlagen, Kraftwerke, Meerwasser-Entsalzungsanlagen sowie Pumpstationen konstruiert, fertigt und montiert die Aqseptence Group GmbH Systeme und Komponenten.

Um sich durch die neuesten umwelttechnischen bzw. recyclingtechnischen Gesichtspunkte von Konkurrenzprodukten abzuheben und seine Produkte auch weiterhin kosteneffizient auf dem Weltmarkt anbieten zu können, ist es für das Unternehmen sehr wichtig, neue Technologien zu erschließen. So wird der Optimierungsprozess stetig vorangetrieben, um Vorteile gegenüber dem ständig wachsenden Wettbewerb zu schaffen.

Als edelstahlverarbeitendes Unternehmen liegt der Fokus der Produktweiterentwicklung auf dem sparsamen und verantwortungsbewussten Umgang mit dem wertvollen Rohstoff Edelstahl, sowie der möglichst effizienten Fertigung der Bauteile. Da der nachhaltige Umgang mit Rohstoffen immer mehr an Bedeutung gewinnt, müssen Fertigungsprozesse und Bauformen kontinuierlich überdacht werden.

Als Ansatzpunkt für diese Strategie hat die Aqseptence Group GmbH die Modifizierung der Antriebsbaugruppe des Schalengreiferrechens gewählt. Derzeit werden die Antriebswelle und die Seiltrommel des Schalengreiferrechens in einem Stück aus einem Stahlrohr gefertigt. Der Werkstoff hierfür ist Edelstahl bzw. alternativ Baustahl. Das Ausgangsmaterial für die Antriebswelle ist in Durchmesser und Wandstärke eine Sonderanfertigung, die speziell für die Aqseptence Group GmbH gefertigt wird.

Die zum Antrieb gehörenden Seile bestehen ebenfalls aus Edelstahl. Diese laufen auf den drei in die Antriebswelle eingearbeiteten Rillungen in einer Auf- und Abwärtsbewegung. So besteht ständig Kontakt zu den Gewässern, die auf der Anlage als Medium vorliegen. Durch die Reibungskräfte an den Seilrillungen sowie durch Umwelteinflüsse und ungünstige Werkstoffpaarungen entstehen vermehrt Verschleiß und Korrosion an den entsprechenden Stellen.

Die aktuell verwendete einteilige Bauform ist zudem wenig montagefreundlich, da bei Wartung der Antriebswelle ein kompletter Austausch erforderlich ist, selbst wenn nur eine der drei Seilrillungen beschädigt ist. Dazu wird die Antriebseinheit komplett zerlegt. Nach dem erfolgten Austausch müssen alle Komponenten wieder neu zueinander ausgerichtet und justiert werden. Allerdings ist dies mit einem hohen Montageaufwand verbunden.

Zur Steigerung der Materialeffizienz sollte die Rohrwelle mittels modularer Bauweise durch eine Reduktion des Wellendurchmessers auf genormte Abmessungen und abgestufte Längen entsprechend der Maschinenbreite neu gestaltet werden.

Als weitere Optimierung sollten die bisher radial in der Rohrwelle integrierten und somit nicht einzeln austauschbaren Seilrillungen durch horizontal geteilte Seiltrommelhalbschalen aus einem Polyamid-Gusswerkstoff ersetzt werden. Die Größe dieser Halbschalen ist dabei standardisiert und passend für alle Maschinen mit Seilantrieb.

Eine derartige Neugestaltung verringert durch ihre Modularität die Vielfalt innerhalb der Produktlinie. Zum einen verringert sich dadurch der Bedarf an Rohstoffen und deren Lagerhaltung. Zum anderen sinkt durch vereinfachte Produktionsabläufe der Fertigungsaufwand bei jedem Bauteil.

Das Lösungskonzept beinhaltet eine Basiswelle in einer genormten Dimension. Diese weist einen wesentlich reduzierten Durchmesser im Vergleich zur konventionellen Rohrwelle auf. Auf diese Basiswelle werden Bordscheiben zur Befestigung der Kunststoffseiltrommeln aufgeschweißt. Die Bordscheiben wurden zuvor in Lasertechnik gefertigt und fertig bearbeitet. Der modulare Aufbau verkürzt den Fertigungsprozess und verringert den Materialaufwand um etwa die Hälfte.

Die Seiltrommeln werden als horizontal geteilte Halbschalen aus einem Polyamid-Gusswerkstoff hergestellt. Dies ist eine Neuheit in der Seilwindentechnik. Die Seiltrommeln besitzen eine integrierte Seildurchführung und können nun im Bedarfsfall einzeln, einfach und sicher ausgetauscht werden, wodurch sich Ressourcen in Form von Zeit und Material einsparen lassen. Ein Zerlegen der kompletten Antriebseinheit ist nicht mehr notwendig.

Durch die Verwendung von Kunststoffkomponenten sowie einer wesentlich schlankeren Welle wird auch das Gesamtgewicht der Baugruppe deutlich gesenkt. Auf diesem Weg wird die Service- und Montagefreundlichkeit und somit die Ressourceneffizienz erhöht. Zudem verkürzen sich damit die Ausfallzeiten der Maschinen für den Kunden erheblich.

Ein weiterer Punkt, der für den Einsatz von Kunststoffseiltrommeln spricht, ist die Verringerung der Reibung zwischen Seil und Rillung. Auf diese Weise wird übermäßiger Verschleiß und Korrosion an den entsprechenden Stellen verhindert, die Standzeiten der Stahlseile werden erhöht und die erforderlichen Wartungsintervalle verlängern sich dadurch wesentlich. Schließlich gewährleistet die Übernahme der Anschlussgeometrie von bestehenden Anlagen die Austauschbarkeit des Seilantriebs bei Altanlagen im Anlagenbestand. Dies verlängert die Nutzungsdauer der Anlagen und wirkt sich positiv auf die Nachhaltigkeit der Produkte aus.

Die neue, innovative Bauform führt zu erheblichen Materialeinsparungen. Abhängig von Stückzahlen können bis zu 6.000 kg Edelstahl im Jahr eingespart werden. Bei einer Anlage mit einer Schachtbreite von 4 m wurden für das konventionelle Produkt 640 kg Edelstahl benötigt. In der kombinierten Variante mit Kunststoffseiltrommeln reduziert sich der Edelstahlbedarf auf 175 kg, zusätzlich werden 30 kg Kunststoff verwendet. So beläuft sich das Gesamtgewicht der kombinierten Ausführung auf 205 kg.

Durch die ganzheitliche Betrachtung der Konstruktion unter dem Gesichtspunkt der Ressourceneffizienz und dem technischen Fortschritt ist der Aqseptence Group GmbH ein Innovationssprung gelungen. Mit Hilfe modernster Fertigungsmethoden wurde eine Neuheit in der Seilwindentechnik entwickelt und es konnte damit ein weiteres Alleinstellungsmerkmal am Markt platziert werden. Diese Maßnahme verbessert das Produkt erheblich in Bezug auf Materialersparnis und Reduzierung des Transportaufwands zu Baustellen weltweit. Für den Service und Betrieb der Anlagen werden Verschleißerscheinungen verringert und die Lebensdauer der Komponenten erhöht.

Der Stammsitz der Aqseptence Group GmbH (ehemals Bilfinger Water Technologies GmbH) befindet sich in Aarbergen. Die Aqseptence Group GmbH beschäftigt aktuell rund 1.600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon 106 am Standort Karlsruhe. Im Jahr 2015 wurde ein Umsatz von knapp 300 Mio. Euro erwirtschaftet. Geschäftsführer sind derzeit Joachim Foerderer, Rudolf Bogner, Mark Stegmayer, Rosario Eduardo Tagliavini und Baldassare La Gaetana. Die Division Wasserentnahme mit globalem Kompetenzzentrum sowie der Standort Karlsruhe werden von Herrn Lars Späth geleitet.

Die Aqseptence Group GmbH in Karlsruhe ist seit dem Jahr 2000 nach DIN ISO 9001:2008 zertifiziert. Kunden sind Betreiber von Kraftwerken (Kohle, Gas, Atom), Meerwasser-Entsalzungsanlagen, Chemiewerken, Raffinerien, Kläranlagen und Wasserwerke weltweit, sowie internationale Groß-Anlagenbauer.