Industrienahe Holzbearbeitung

Zu den einzelnen Arbeitsschritten in der Prozesskette haben wir nützliche Informationen in unterschiedlichen Kategorien – Projektbeispiele, Gute Praxis und Videos – für Sie recherchiert und aufbereitet. Fahren und klicken Sie mit der Maus über die Verfahrensicons und erfahren Sie, wie Sie ihre Prozesse optimieren können.

Produktgestaltung

Gute Praxis

Holzschutz bereits in der Produktgestaltung berücksichtigen

Zur Senkung der Aufwände für den Holzschutz sollten bereits während der Produktentwicklung die folgenden Gestaltungsregeln berücksichtigt werden. So werden Material- und Energieaufwände für die Beschichtungsprozesse und die Herstellung der Lacke oder Öle verringert. Damit bietet der konstruktive Holzschutz auch eine Möglichkeit, die Herstellungskosten zu senken.
Die folgenden Gestaltungsregeln sollten beachtet werden [GDH (2018)]:

  • Auswahl passender Werkstoffe und Dauerhaftigkeit entsprechend den Verbau- bzw. Verwendungsorten
  • Fenster und Außenverkleidungen durch zurückgesetzten Verbau in der Fassade vor Witterungseinflüssen schützen
  • Holz nach Möglichkeit nicht im Spritzwasserbereich verwenden
  • Feuchtigkeitsleitung aus dem Boden durch den Einsatz von Stützfüßen vermeiden
  • Wärmebrücken abdämmen, um Tauwasserbildung zu vermeiden

Wasserabfluss ermöglichen und optimal ausgestalten:

  • Dachflächen neigen
  • Tropfkanten vorsehen
  • Kanten möglichst abschrägen
  • Zuspitzen von unteren Enden
  • möglichst senkrechte Bretteranordnungen bevorzugen
  • Brettoberflächen hobeln, um den Wasserabfluss zu begünstigen
  • Hirnholzflächen und Holzverbindungen durch Abdecken, Abdichten oder mit Hilfe wasserabweisender Anstriche schützen
  • Schrauben- und Nagelköpfe verkitten, um auch dort das Eindringen von Wasser zu vermeiden
  • Trockenrissbildung verhindern, indem das Holz vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt wird und auf dunkle Anstrichfarben besonders in diesen Bereichen verzichten
  • Fassadenbewuchs nur an Sonnenseiten zulassen

Quelle(n):

  • Gesamtverband Deutscher Holzhandel e.V.[GDH] (2018): Konstruktiver Holzschutz [online]. Gesamtverband Deutscher Holzhandel e.V., verfügbar unter: Link

Leichtbau bei Möbel- und Innenausbau

Die Nutzung von Leichtbauplatten ermöglicht die Steigerung der Materialeffizienz besonders im Bereich des Möbel- und Innenausbaus. Nichttragende Teile, wie z. B. Türen, können aus entsprechenden Platten gefertigt werden. Auf diese Weise wird für die Herstellung der Bauteile weniger Holz notwendig. Darüber hinaus ergeben sich jedoch auch für die Unternehmen weitere Vorteile:

  • geringere Energieaufwände für den Transport der Produkte
  • besonders bei größeren Bauteilen: leichteres Materialhandling auch betriebsintern
  • notwendige Beschläge können ebenfalls leichter ausgeführt oder die Anzahl der Beschläge reduziert werden
  • die Integration von zusätzlichen Funktionen, wie z. B. Beleuchtung, wird vereinfacht und die Gestaltungsmöglichkeiten erweitert

Senkung der Holzschutzaufwände durch Nutzung thermisch modifizierter Hölzer

Die Nutzung von thermisch modifiziertem Holz (TMT) ist eine Möglichkeit, die notwendigen Aufwände für effektiven Holzschutz zu vermindern. Thermisch modifiziertes Holz kann tropische Hölzer im Außenbereich, z. B. als Terrassendielen, ersetzen und verfügt über vergleichbare Dauerhaftigkeitsklassen. Bereits bei der Produktentwicklung ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Tragfähigkeit bzw. Festigkeit des Holzes abgesenkt wird. Der Einsatz im Bereich der Bauelemente ist daher nur in Ausnahmefällen möglich. Außerdem ist TMT-Holz deutlich dunkler als unbehandeltes Holz und nicht für jedes Beschichtungsverfahren geeignet.
Kann durch die Modifikation jedoch auf zusätzlichen Holzschutz verzichtet werden, bietet der Einsatz dieser Werkstoffe eine gute Option, die Materialeffizienz im Unternehmen zu verbessern. Es entfallen dann zusätzlich die Aufwände für die Trocknung von (Pulver-)Lacken, Abluftreinigung und die Reinigungsaufwände für die Spritzpistolen und -kabinen.

Quelle(n):

  • HOKA GmbH Germany [HOKA] (2018): tmtgeneration.de - Technologie [online]. HOKA GmbH, verfügbar unter: [abgerufen am 24.01.2018] Link

Projekte

3D-Beschichtung von Furnieren mittels Multiformpressen

Prozesseigenschaften:
  • Span- und MDF-Platten mit Furnier bespannt gelten schon lange als ressourcensparende Alternative zur Vollholzlösung
  • Problematisch war dabei bisher die Umsetzung für stark verformte Flächen aufgrund von Rissgefahr und Neigung zur Faltenbildung bei starker Dehnung des Holzes
  • Ein neues Verfahren zu 3D-Furnier Herstellung ermöglicht eine Reduzierung von Falten- und Rissbildung
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Ecobiente – Nachhaltige Güter erfolgreicher gestalten

Prozesseigenschaften:
  • Das Projekt Ecobiente behandelt am Beispiel des Bedarfsfeldes Bauen und Wohnen die Möglichkeiten, nachhaltige Güter attraktiver und zielgruppengerechter zu konzipieren und zu vermarkten. Es richtete sich vor allem an Unternehmen und GestalterInnen, die ökologisch nachhaltige Güter entwickeln bzw. anbieten.
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Entwicklung eines flexiblen Holzwerkstoffs aus einem Holzverbundwerkstoff und 3D Furnier

Prozesseigenschaften:
  • 3D-Edelholzfurniere können Lagenechtholz ressourcensparend ersetzen
  • Analysiert wurden verfahrenstechnische Konzepte zum Biegen und Hinterspritzen des Furniers
  • Holzverbundwerkstoff mit einem Holzanteil von 45% mit dünnen Buchenholzfurnieren eignen sich am besten
  • Anfeuchten des Furniers vor der Umformung führt zu einer besseren Oberfläche, aber schlechterer Haftung
  • Umformung und Hinterspritzen lassen sich in einem Verfahrensprozess realisieren
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Entwicklung eines umweltverträglichen und langzeitwirksamen Holzschutzes

Prozesseigenschaften:
  • Langzeitimprägnierung von Holz im Freien enthalten neben der wirksamen Kupferkomponente u.a. Chromate als Fixierhilfsstoffe
  • Ziel des Projektes war es, umweltfreundliche Holzschutzmittelzu entwickeln
  • Im Rahmen des Projektes wurden zwei Holzschutzformulierungen entwickelt, die auch ohne den Einsatz der genannten Fixierhilfsstoffe gutes Tränkverhalten der Proben realisieren konnten
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Entwicklung und Erprobung einer dauerhaften Holzbeschichtung durch Verwendung neuer polymerer Materialien für die Lacksysteme

Prozesseigenschaften:
  • wasserbasierende, UV-vernetzende Polymere
  • Entwicklung neuer Herstellungs- und Applikationsverfahren für die industrielle und wirtschaftliche Anwendung
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Holzmodifikation: Untersuchung der enzymatischen Modifikation von Lignozellulose-Partikeln zur Entwicklung emissionsfreier qualitativ hochwertiger Faserplatten (TV 3)

Prozesseigenschaften:
  • Durch die Optimierung der Versuchsanlage wurden die Voraussetzungen geschaffen, um neue innovative Produkte im Produktionsmaßstab zu entwickeln.
  • Die Randbedingungen der Versuchsreihen wurden so gewählt, dass sie annähernd bei den Werten der bestehenden Produktionsanlage liegen (Büttentemperatur, Inkubationszeit, pH-Wert, Faserstoffgehalt). Die Ergebnisse belegten hierbei eine festigkeitserhöhende Wirkung. Somit ist die Überführung dieser entwickelten enzymatischen Behandlungsstufe in die jetzige Produktionsanlage sehr wohl möglich.
  • Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit ist die Höhe der festigkeitserhöhenden Wirkung bei der Plattenproduktion.
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Innovationen für die Umwelt – ZweitSinn – eine zweite Chance für Gebrauchtmöbel

Prozesseigenschaften:

Jedes Jahr werden in Deutschland etwa sieben Millionen Tonnen Möbel aussortiert. 95 Prozent davon landen bisher als Sperrmüll in Müllverbrennungsanlagen oder auf der Deponie. Lediglich 5 % werden weiterverwendet. Das Projekt ZweitSinn nutzt Altmöbel als Rohstoffquelle für die Produktion ausgefallener Möbel. Dafür werden größten Teils gebrauchte Materialien verwendet - Holz, Metalle, Textilien und Schaumstoffe erhalten so eine zweite Chance.

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Modellierung und Reduzierung feuchtebedingter Spannungen in verklebten Vollholz-Bauteilen

Prozesseigenschaften:
  • Holz kann als nachwachsende Alternative im Bausektor für Stahl und Beton eingesetzt werden
  • Problematisch ist dabei die unkonstante Feuchteausdehnung und Trockenrissbildung
  • Im Projekt wurden Modellierungswerkzeuge zum Rissverhalten unter wechselnden Klimabedingungen erstellt
  • Innenliegende Vollgewindeschrauben können Feuchtelasten verringern
  • Es wurden neue Bemessungsansätze für typische Feuchtelasten für nationale und europäische Normen abgeleitet
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Materialbeschaffung

Gute Praxis

Einkauf heimischer Hölzer

Vor allem bei Produkten ohne weiteren Energiebedarf während der Nutzungsphase sind Transportaufwände ein relevanter Faktor bei der Betrachtung des Gesamtenergiebedarfs. Ziel sollte es sein, den gesamten Lebenszyklus zu berücksichtigen und entsprechend kurze Transportwege vorzusehen. Hierfür eignen sich Holzprodukte aus heimischen Wäldern besonders gut.

Nutzung zertifizierter Holzprodukte

Die ausschließliche Nutzung zertifizierter Hölzer garantiert die Vermeidung von Holz aus umstrittenen Quellen. Auf diese Weise kann bereits im Rahmen der Beschaffung verhindert werden, dass ungeeignetes Material, das z. B. aus gefährdeten Beständen entnommen wurde, verarbeitet wird. Verschiedene Initiativen bieten diese Zertifizierungen an und stellen unterschiedliche Anforderungen an die Betriebe. Entscheidend ist, dass alle Betriebe entlang der Wertschöpfungskette zertifiziert sind. Unternehmen profitieren vor allem von einer steigenden Nachfrage nach entsprechend zertifizierten Holzprodukten.

Quelle(n):

  • PEFC Deutschland e.V. [PEFC]: Vom Wald zum Produkt Die PEFC-Chain-Of-Custody – So funktioniert der Produktkettennachweis, PEFC, Stuttgart, auch verfügbar als PDF unter: [abgerufen am 02.02.2018] Link
  • Forest Stewardship Council [FSC]: FSC Standard für die Produktketten-(COC-) Zertifizierung. FSC, Bonn, auch verfügbar als PDF unter: [abgerufen am 02.02.2018] Link

Projekte

CTI-Systeme beim Rohholztransport in Deutschland

Prozesseigenschaften:
  • Ein "Central Tire Inflation" (CTI)-System ermöglicht es den Fülldruck von LKW-Reifen an die Bodenbeschaffenheit anzupassen.
  • Es konnte festgestellt werden, dass ein geringerer Reifendruck auf Waldwegen zu einer Treibstoffeinsparung von bis zu 28% führt.
  • Zudem wird dadurch die Vibrationsbelastung für den Fahrer gesenkt
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Trocknen/Lagern

Gute Praxis

Abwärmenutzung

BVT (beste verfügbare Technik) im Bereich der Prozess-Abwärmenutzung verhilft dazu, nach Ausschöpfung aller Möglichkeiten zur Abwärmereduzierung und -vermeidung die nicht vermeidbare Abwärme so zu nutzen, dass die Energieeffizienz und damit die Wirtschaftlichkeit des Betriebs gesteigert werden kann.

Neben der Verminderung des Primärenergiebedarfs und der damit einhergehenden Senkung der Energiekosten bietet die Nutzung von Abwärme den Vorteil einer Entlastung der bestehenden Wärmeversorgung bzw. Kühlung sowie einen reduzierten Investitionsaufwand. Kann die Abwärme nicht (vollständig) genutzt werden, ist die Abgabe an Dritte (benachbarte Unternehmen, Siedlungen) zu prüfen.

Es gilt als gute Praxis, die Leistungsfähigkeit von Wärmetauschern durch regelmäßige Wartung zu gewährleisten durch

  • Eine regelmäßige Kontrolle des Wirkungsgrades
  • Die Vermeidung oder Beseitigung von Verschmutzungen

Temperaturniveau
Es gilt: je höher die Effizienz des Wärmetauschers, desto niedriger die notwendige Differenz zwischen Wärmequelle und Wärmesenke. Die spezifischen Investitionskosten für Wärmetauscher sinken i. d. R. mit Höhe der Temperaturdifferenz zwischen Abwärmequelle und Wärmeverbraucher.

Aber auch Abwärme auf einem eher niedrigen Temperaturniveau (30 – 50 °C) kann genutzt werden. Abwärme mit niedrigem Temperaturniveau kann vor allem in Niedertemperatursystemen bzw. Systemen mit niedriger Eingangstemperatur (z. B. Fußbodenheizungen) eingesetzt werden.

Besteht nicht die Möglichkeit, Niedertemperatursysteme mit Abwärme zu speisen, oder wird generell ein höheres Temperaturniveau benötigt, bietet es sich an, die Abwärme zur Vorwärmung zu nutzen. So kann in der Brauchwasser-Erwärmung Wasser durch Abwärme vorgewärmt und anschließend mit anderen Energieträgern auf das endgültige Temperaturniveau nachgeheizt werden.

Zeitlicher Verlauf, Bedarfsprofile und Betriebsstunden
Je besser Wärmequelle und Wärmesenke im zeitlichen Verlauf übereinstimmen, desto effektiver kann die Abwärme genutzt werden. Wenn möglich, wird das Bedarfsprofil dem Angebotsprofil angepasst. Nicht immer ist dies umsetzbar, in einem solchen Fall besteht die Möglichkeit, mit einem Wärmespeicher Differenzen abzupuffern. Je mehr Vollbenutzungsstunden eine Anlage erreicht, desto wirtschaftlicher arbeitet sie. Zu beachten ist auch, dass der Wärmebedarf höher liegen kann als das Angebot. Daher muss immer eine alternative Energiequelle (z. B. Spitzenlastkessel) zur Verfügung stehen.

Örtliche Gegebenheiten
Transportverluste zwischen Abwärmequelle und Wärmesenke sind so weit wie möglich zu reduzieren, indem diese räumlich nah beieinanderliegen (z. B. Installation des Wärmespeichers im Kompressorraum). Dies vermindert auch die Kosten für Leitungen. Leitungen sollten möglichst geringe Strömungswiderstände aufweisen und isoliert sein, damit es nicht zu Leistungsverlusten kommt.

Wirtschaftlichkeit
Die Amortisationszeit gibt nur Auskunft darüber, wann das eingesetzte Kapital zurückgeflossen ist. Sie lässt jedoch keine Aussage zur Rentabilität zu. Bei Investitionen im Energiebereich empfiehlt sich auch eine Betrachtung der Rentabilität. Ein geeignetes Maß ergibt die Kapitalrendite.

Wartung
Nur einwandfrei funktionierende Anlagen arbeiten effektiv. Anlagen sollten daher regelmäßig gewartet und gereinigt werden, um z. B. Strömungsverluste in Filtern zu reduzieren oder Störungen in Sensoren und Pumpen rechtzeitig zu entdecken.

Tool zur Optimierung der Abwärmenutzung
Mit dem Tool „Abwärmerechner“ (Umweltpakt Bayern) lässt sich das verfügbare Abwärmepotenzial im Unternehmen ermitteln. Verschiedene Nutzungsvarianten der überschüssigen Energie sind ermittelbar.
http://www.izu.bayern.de/abwaermerechner/einstieg.htm

Quelle(n):

  • Bayerisches Landesamt für Umwelt [BLfU] (2012): Abwärmenutzung im Betrieb. Klima schützen – Kosten senken. Bayerisches Landesamt für Umwelt, Augsburg
  • European Commission (2009): Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency. European Commission S. 235 ff.
  • Pehnt, M.; Bödeker, J.; Arens, M.; Jochem, E. und Idrissova, F. (2010): Die Nutzung industrieller Abwärme – technisch-wirtschaftliche Potenziale und energiepolitische Umsetzung. Institut für ZukunftsEnergieSysteme, Heidelberg, Karlsruhe
  • Sächsische Energieagentur - SAENA GmbH (2012): Technologien der Abwärmenutzung. Sächsische Energieagentur - SAENA GmbH, Dresden
  • Waldhoff, C. und Reckzügel, M. (2014): ReWIn – Regionales Wärmekataster Industrie. Strategieentwicklung für die systematische Optimierung der Abwärmenutzung in Industrie und Gewerbe. Hochschule Osnabrück

Minimierung der Lagerverluste

Lagerbereiche sollten so gestaltet werden, dass Materialverluste weitestgehend vermieden werden. Die folgenden Maßnahmen und Methoden können Unternehmen hierbei unterstützen:

  • Lagerbereich vor Witterung schützen
  • Sauberkeit und Ordnung einhalten, um Beschädigungen zu vermeiden
  • benötigte Restfeuchte im Holz erhalten
  • Lagerzeiten verkürzen und entsprechende Lagerstrategie anwenden, z. B. FIFO (First-in, First-out)


Diese Maßnahmen sollten auch für die Materialreste genutzt werden. Die digitale Verwaltung der Lagerstände hilft darüber hinaus, zu große oder unzureichende Bestände zu vermeiden. Mit Hilfe entsprechender Softwaresysteme wird die konsequente Nutzung von Materialresten zusätzlich erleichtert, die Materialeffizienz kann so weiter verbessert werden.

Reduzierung der Wärmeverluste aus Öfen und Trocknern durch Optimierung des Bauteilfördersystems

Beim Transport von Werkstücken durch Öfen und Trockner in der Oberflächentechnik werden bis zu 50 % der eingebrachten Wärmeenergie durch die Erwärmung des Fördersystems verloren. Je nach Material und Aufbau des Fördersystems ist dieser Wärmetransport in ungünstigen Fällen größer als der durch das erwärmte Bauteil selbst.
Energieeinsparpotenzial ergibt sich des Weiteren an Türen und Schleusen, hier werden zusätzlich bis zu 10 % Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben und verloren.

Eine Verringerung der bewegten Maßen an den Fördersystemen bewirkt geringere Wärmeverluste. Mit Hilfe leichterer Transportketten und –mittel wurden an Beispielanlagen zwischen 24 % und 31 % Energieeinsparungen erzielt.

Quelle(n):

  • Köster, M. und Ritterbach, A. (2016): Fördertechnik bietet viel Einsparpotenzial. Journal für Oberflächentechnik, Heft 8 S. 54 ff.

Verringerung der Schleusenverluste an Öfen und Trocknern

Verschiedene Beschichtungsprozesse nutzen Öfen und Trockner zur Vernetzung und Härtung der Beschichtungen oder zum Erwärmen der Substrate. Das Einfahren in diese Anlagen ist immer mit einem gewissen Wärmeverlust verbunden, kann jedoch mit verschiedenen Maßnahmen auf ein Minimum begrenzt werden.

  • Der Einsatz von Sensoren und intelligenter Steuerung der Ofentüren und –schleusen bewirkt die weitere Verminderung von Wärmeverlusten. Ziel ist es, die Türen möglichst kurzzeitig zu öffnen und nach dem Einfahren der Substrate schnell zu schließen. Bei sehr hohen Durchsätzen ist diese Technik nicht immer zielführend, da die Abstände zwischen den Substraten zu gering sind.
  • Umluftschleusen bieten ebenfalls die Möglichkeit Wärmeverluste zu vermindern
  • A-Schleusen bieten besonders bei hohen Stückzahlen großes Potenzial. Hierbei fahren die Bauteile von unten in den Trockner und wieder heraus, Konvektionsverluste werden auf diese Weise effektiv verhindert. Einsparungen von bis zu 20% gegenüber herkömmlichen Systemen lassen sich realisieren. Besonders bei der Neukonzeption von Trocknern sollte die Nutzung dieser Technik geprüft werden.

Projekte

Emissionsfreier Holzspänetrockner mit Rückgewinnung von Terpenen (Teil 1)

Prozesseigenschaften:
  • Untersuchungen zu einem Trocknungsverfahrens, bei dem an Stelle von trockener Luft überhitzter Wasserdampf als Trocknungsmedium eingesetzt wird
  • Im Vergleich zu konventionellen Trockneranlagen mit nachgeschalteten Gasreinigungsaggregaten erfolgt die Abgasreinigung im geschlossenen Kreislauf und ermöglicht die Abscheidung eines Kondensats.
  • Verringerter Energieverbrauch um 15%
  • Erhöhte Anlagenkapazität um 30%
  • Geringeres Abgasvolumen um 50%
  • Geringere Emissionen (Cges um 98,5%, CO um 90%, Staub um 99%)
  • Kein Geruch und „blue haze“
  • Gewinnung eines flüssigen Co-Produkts (Terpene) als Grundstoff für Duftherstellung
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Holzspäne, energiesparend und schonend getrocknet

Prozesseigenschaften:
  • emissionsfreien Holzspänetrocknung mit Rückgewinnung von Terpenen
  • Modifikation der Prozessführung zur Reduktion des Energiebedarfs und der Emissionen
  • die Abgasreinigung erfolgt prozessintegriert
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Spanen

Gute Praxis

Alternative Spannmethoden bei der Plattenbearbeitung

Eine besonders sparsame Alternative zu den herkömmlichen Spannsystemen sind Spannzangensysteme. Diese eignen sich vor allem bei der vertikalen Bearbeitung von Plattenwerkstoffen und sind damit nicht für bereits bestehende Anlagen einsetzbar. Bei der Neuanschaffung von Bearbeitungsmaschinen sollte jedoch auch die Spanntechnik mitbetrachtet werden, denn ein großer Vorteil dieser Systeme liegt darin, dass keine Energie aufgebracht werden muss, um ein Vakuum zu halten. Der Instandhaltungsaufwand ist ebenfalls geringer, da die regelmäßigen Kontrollen auf Leckagen entfallen.

Energie sparen durch Einsatz elektrischer Werkzeuge

Bei der manuellen Bearbeitung von Holzprodukten wird in vielen Fällen druckluftangetriebenes Werkzeug genutzt, obwohl auch elektrische Werkzeuge oft den Anforderungen genügen würden. Die Erzeugung von Druckluft hängt immer mit einer zusätzlichen Energieumwandlung und damit auch Wirkungsgradverlusten zusammen. Des Weiteren sind die notwendigen Rohr- und Schlauchsysteme mit hohen Instandhaltungsaufwänden für die Vermeidung von Engstellen und Leckagen verbunden. Diese Nachteile bestehen bei elektrischen Werkzeugen nicht. Bei der Neuanschaffung von Handwerkzeug sollte daher immer auch geprüft werden, ob der Einsatz von elektrischen Werkzeugen möglich ist.

Energieeffizienter Betrieb von Späneabsauganlagen

Die notwendige Absaugung von anfallenden Spänen und Staub in der Holzverarbeitenden Industrie nimmt mit bis zu 38 % einen großen Anteil des Gesamtenergiebedarfs in Anspruch [MEK (2017)]. Mit Hilfe weniger Maßnahmen lässt sich die Effizienz nachhaltig steigern. Bereits die kontinuierliche Wartung und Instandhaltung der Absauganlage unterstützen die Senkung der Energiekosten. Die folgenden Maßnahmen zeigen darüber hinaus, wie eine bedarfsgerechte Nutzung realisiert werden kann [MEK (2017)]:
Bedarfsgerechter Betrieb:

  • Nutzung von Schiebern zum Trennen (zeitweilig) ungenutzter Anlagenbereiche
  • Drehzahlregelung der Antriebe
  • Einsatz moderner Elektromotoren
  • Rückführung der gefilterten Abluft zu Heizzwecken in den Innenraum oder für Trocknungsprozesse im Bereich der Beschichtung
  • Abschaltung der Anlage in Betriebspausen

Kontinuierliche Wartung und Instandhaltung:

  • Regelmäßige Wartung der Filteranlage
  • Kontrolle der Leitungen auf Leckagen und Reparatur

Quelle(n):

  • Mittelstandsinitiative Energiewende und Klimaschutz [MEK] (2017): Webinar Energieeffiziente Tischlerei [online]. Mittelstandsinitiative Energiewende und Klimaschutz, verfügbar unter: Link

Erhöhung der Materialausbeute in der Arbeitsvorbereitung

Bereits in der Arbeitsvorbereitung haben Unternehmen die Möglichkeit, die eigene Materialeffizienz zu steigern. Eine konsequente Planung mit dem Ziel, die Materialausnutzung nachhaltig zu verbessern, sollte im Fokus der Bemühungen stehen. Die folgenden Maßnahmen können Unternehmen hierbei unterstützen:

  • Festlegen geeigneter Losgrößen bei der Serienfertigung
  • Zusammenlegung von Aufträgen und Fertigungslosen bei gleichem Rohmaterial
  • Arbeitsplanung mit möglichst geringem Materialaufwand

Ein Beispiel aus der Praxis verdeutlicht, wie im Holzfensterbau durch eine angepasste Bearbeitungsreihenfolge Material eingespart werden kann. Die folgende Prinzipskizze zeigt das Rohmaterial für die Fertigung eines Fensterprofils (blau). Hier könnte in einem Arbeitsgang direkt das Profil gefräst oder in einem vorhergehenden Arbeitsschritt das Rohmaterial für später benötigte Leisten (rot) abgetrennt werden. Vorteile hier sind eine höhere Materialeffizienz und ein geringeres Spanvolumen bei der Fertigung der Fensterprofile. Entsprechend ist auch der Aufwand für den Spänetransport geringer und das Unternehmen kann die Kosten für Material senken.

Nesting zur Steigerung der Materialeffizienz bei Plattenwerkstoffen

Eine Maßnahme, mit deren Hilfe holzverarbeitende Unternehmen, besonders bei der Verarbeitung von Plattenmaterialien, effektiv ihren Materialeinsatz und damit Kosten senken können, ist das sogenannte Nesting. Die Nutzung von CNC-gesteuerten Bearbeitungsmaschinen ermöglicht es, verschiedene Bauteile einer Baugruppe oder auch verschiedene Aufträge auf einer einzigen Platte zusammen zu fertigen und den Verschnitt zu minimieren. Die hierfür zu verwendende Software beherrscht verschiedene Strategien zur Optimierung der Ausnutzung des Rohmaterials. Besonders effizient ist hierbei das Kontur-Nesting, das zusätzlich ermöglicht, dass Bauteile ineinander verschachtelt auf einer Platte liegen, und damit eine hohe Materialausnutzung erlaubt.
Voraussetzung ist natürlich die Nutzung einer CNC-gesteuerten Anlage. Steht diese nicht zur Verfügung, sollten Plattenwerkstoffe dennoch möglichst ganz ausgenutzt werden, wo möglich sollten auch bei der manuellen Bearbeitung verschiedene Bauteile oder auch Aufträge zusammengefasst und aus einer Platte hergestellt werden.

Nutzung optimierter Spanwerkzeuge für die Holzbearbeitung

Die Verwendung optimierter Werkzeuge bietet Unternehmen bei der spanenden Bearbeitung von Holz verschiedene Vorteile. So kann eine erhöhte Standzeit der Werkzeuge erreicht und damit eine Kostensenkung realisiert werden. Angepasste Schneidegeometrien ermöglichen die Vermeidung von Ausbrüchen oder erreichen derart hochwertige Oberflächen, dass weitere Arbeitsgänge für das Schleifen der Werkstücke eingespart werden können. Die Nutzung von angepassten Werkzeugen kann so auch zu verringerten Ausschuss- und Nacharbeitsquoten beitragen.

Regelmäßige Wartung von Vakuumanlagen

Bei der CNC-Bearbeitung oder auch dem automatisierten Plattenaufteilsägen kommt häufig Vakuumtechnik zum Spannen von Werkstücken zum Einsatz. Zur Vermeidung unnötiger Energieverbräuche und entsprechend höherer Kosten sind die Vakuumspanntische und die gesamte Spanntechnik regelmäßig zu warten und auf Leckagen zu kontrollieren. So werden Leckagen frühzeitig erkannt und ein effizienter Betrieb der Pumpen wird sichergestellt.

RFID für Toolmanagement

  • Werkzeugverwaltung via Tool-Tag mit RFID reduziert den Papieraufwand in der Produktion
  • vereinfachte Nachverfolgbarkeit, Verschleiß-Informationen, Steuerung der Wiederaufbereitung, Beschaffung von Verschleißkomponenten

Projekte

Effizienzsteigerung der Späneerfassung bei der spanenden Bearbeitung von Verbund- und Holzwerkstoffen sowie Kunststoffen

Prozesseigenschaften:
  • Vergleich zweier Wege zur Steigerung der Energieeffizienz von Abgashauben:
    • eine selbstregelnde dezentrale Anlage, die sich dem Bearbeitungsprozess und anfallenden Spangut anpasst
    • eine adaptive werkzeugnahe Abgashaube für die Frästechnik, die mit Sensorik und Aktorik den Spänestrahl detektiert und sich in Flugrichtung positioniert
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Lose Dämmstoffe aus Holz: Pneumatische Verarbeitung von Holzspänen und Holzfasern als Dämmstoff

Prozesseigenschaften:
  • Hobelspäne können pneumatisch lückenlos in Gefache verteilt und eingebaut werden. Zur Förderung werden hohe Luftleistungen benötigt. Es gelang ein Einblaswerkzeug für Ständerwände zu entwickeln, welches die staubfreie Verarbeitung der Hobelspäne bei gleichzeitiger Entlüftung möglich macht.
  • Außerdem wurde ein Gebrauchsmuster einer Verarbeitungsmaschine für Hobelspäne erstellt. Seine Hauptmerkmale sind die horizontale, sowie vertikale Zuführmöglichkeit für Dämmstoffe, sowie die Leichtbaukonstruktion.
  • Der verwendete Mikrowellensensor war zur Massenstrombestimmung zu ungenau.
  • Es konnte eine schlüssige Logistik des Materialhandlings auf der Baustelle entwickelt werden. Diese erlaubt es die Verarbeitungsmaschine mit Spänen aus Großgebinden zu befüllen. Die Gerätschaften können hierbei durch eine Person aufgebaut und bedient werden.
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Optimierung des Kreissägeprozesses

Prozesseigenschaften:
  • Entwicklung eines Kreissägeaggregats mit integrierter Schrägstelleinrichtung des Sägeblattes (Taumelflansch)
  • Reduzierung der Ausbrüche von Schnittkannte bei der Bearbeitung um 12 % bis 61,5 %
  • Zudem verringern sich die Kantenumbrüche um mehr als die Hälfte
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Beschichten

Gute Praxis

Auftrag von Pulverlacken – Pulversintern

Verfahren / Technologie:Pulverlacke

Zum Sintern von Pulverlacken werden die Werkstücke über die Schmelztemperatur des Pulverlacks aufgeheizt, bevor der Lack aufgetragen wird. In dem Moment, wo das Pulver mit der Oberfläche in Berührung kommt, finden Sinterung und Vernetzung statt. Verschiedene Verfahren, die dieses Prinzips verwenden, stehen zur Verfügung, wie z.B. die Beschichtung im Wirbelschichtbett.

  • Hoher Wirkungsgrad des verwendeten Materials

  • Erhöhter Energieverbrauch

  • In der Entwicklung befindet sich eine Variante des Verfahrens für die Bandblechbeschichtung, diese verwendet einen festen Block an verbrauchsfertigem Lackmaterial, der über das aufgeheizte Metallband ‘gewischt’ wird. Dieses neue Verfahren ist nicht allgemein anwendbar.

  • Der Untergrund sollte hitzebeständig sein, da das Werkstück aufgeheizt werden muss. Diese Temperatur ist in einigen Fällen zu hoch für Holz. Es besteht das Risiko von Verfärbungen und/oder Verbrennen.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 460 Link

Lackauftrags- und Lackversorgungstechniken

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke

Verfahren mit einem hohen Auftragswirkungsgrad schließen das Spachteln, Rollen, Gießen, Tauchen, Fluten und Vakuumlackieren ein. Diese Verfahren erzeugen weniger Overspray als ein Spritzauftrag, sind aber nicht überall einsetzbar. 

Vorteile elektrostatisch unterstützten Spritzens:

  • geringerer Materialverbrauch, geringere Emissionen, geringere Mengen an Lackschlamm und weniger Verschmutzungen im Lackauftragsbereich (weniger Reinigung)

  • verbesserte Möglichkeiten der Automatisierung von Lackierprozessen, schnelleres Lackieren und deshalb höhere Produktivität

  • weniger Luftverbrauch (geringerer Energiebedarf)

Nachteile:

  • das Risiko der 'Nasenbildung' und der Schichtdicke, die in Löchern und an Innenkanten zu dick sein können aufgrund der Konzentration von Lackmaterial in diesen Bereichen

Es können aber auch hinsichtlich des Umgangs mit hohen Spannungen bestimmte Anforderungen bezüglich erzielter Qualität, Geometrie, Lackmaterial, elektrischer Leitfähigkeit (die beeinflusst z.B. die Fähigkeit der Wiederbeschichtung der Oberfläche) und der Arbeitsplatzsicherheit bestehen. Abgesehen von der zunehmenden Anwendung elektrostatischer Auftragstechniken, ist das Spritzen ohne elektrostatische Aufladung für verschiedene Anwendungen immer noch weit verbreitet. Im Vergleich zu elektrostatischen Verfahren sind die Investitionen erheblich geringer. Es gibt auch keine besonderen Anforderungen bezüglich Geometrie, Lackmaterial, elektrischer Leitfähigkeit und Sicherheit am Arbeitsplatz. Die Nachteile dieser Auftragstechniken sind ihr geringer Wirkungsgrad. Deshalb wurden verschiedene Techniken zur Minimierung des Oversprays entwickelt, und ihr Wirkungsgrad ist vergleichbar mit elektrostatischen Verfahren.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 444 Link

Reduzierung der Wärmeverluste aus Öfen und Trocknern durch Optimierung des Bauteilfördersystems

Beim Transport von Werkstücken durch Öfen und Trockner in der Oberflächentechnik werden bis zu 50 % der eingebrachten Wärmeenergie durch die Erwärmung des Fördersystems verloren. Je nach Material und Aufbau des Fördersystems ist dieser Wärmetransport in ungünstigen Fällen größer als der durch das erwärmte Bauteil selbst.
Energieeinsparpotenzial ergibt sich des Weiteren an Türen und Schleusen, hier werden zusätzlich bis zu 10 % Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben und verloren.

Eine Verringerung der bewegten Maßen an den Fördersystemen bewirkt geringere Wärmeverluste. Mit Hilfe leichterer Transportketten und –mittel wurden an Beispielanlagen zwischen 24 % und 31 % Energieeinsparungen erzielt.

Quelle(n):

  • Köster, M. und Ritterbach, A. (2016): Fördertechnik bietet viel Einsparpotenzial. Journal für Oberflächentechnik, Heft 8 S. 54 ff.

Senkung der Holzschutzaufwände durch Nutzung thermisch modifizierter Hölzer

Die Nutzung von thermisch modifiziertem Holz (TMT) ist eine Möglichkeit, die notwendigen Aufwände für effektiven Holzschutz zu vermindern. Thermisch modifiziertes Holz kann tropische Hölzer im Außenbereich, z. B. als Terrassendielen, ersetzen und verfügt über vergleichbare Dauerhaftigkeitsklassen. Bereits bei der Produktentwicklung ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Tragfähigkeit bzw. Festigkeit des Holzes abgesenkt wird. Der Einsatz im Bereich der Bauelemente ist daher nur in Ausnahmefällen möglich. Außerdem ist TMT-Holz deutlich dunkler als unbehandeltes Holz und nicht für jedes Beschichtungsverfahren geeignet.
Kann durch die Modifikation jedoch auf zusätzlichen Holzschutz verzichtet werden, bietet der Einsatz dieser Werkstoffe eine gute Option, die Materialeffizienz im Unternehmen zu verbessern. Es entfallen dann zusätzlich die Aufwände für die Trocknung von (Pulver-)Lacken, Abluftreinigung und die Reinigungsaufwände für die Spritzpistolen und -kabinen.

Quelle(n):

  • HOKA GmbH Germany [HOKA] (2018): tmtgeneration.de - Technologie [online]. HOKA GmbH, verfügbar unter: [abgerufen am 24.01.2018] Link

Ultraviolett- (UV) Härten

  • Beim UV-Härten wird die elektrische Entladung in Gasen als Strahlungsquelle verwendet. Am häufigsten werden zu diesem Zweck Quecksilberdampflampen verwendet. Die Strahlung löst die chemische Vernetzung innerhalb des Lacks oder der Druckschicht aus. UV-Härten erfordert das Vorhandensein eines Photoinitiators.

  • Vorteile:

    • geringer Energieverbrauch (verglichen mit konventionellen Trocknern können die Energiekosten um 70 % reduziert werden;  im Vgl. zu einem konventionellen gasgefeuerten Ofen (einschließlich Ventilator) für wasserbasierte Lacke sind die Energiekosten um 40-50 % reduziert)

    • UV-härtende Systeme verwenden weniger oder keine Lösemittel

    • das Härten erfolgt innerhalb weniger Sekunden (mit UV-härtenden Verfahren sind 3-4-fach höhere Druckgeschwindigkeiten erreichbar)

    • benötigt nur wenig Standfläche

  • Es treten Ozonemissionen auf. Ozon wird gewöhnlich abgesaugt und zu einem Ozonzerstörer mit Katalysator oder einer thermischen Nachverbrennung zugeleitet. Es werden Quecksilberdampflampen verwendet, diese enthalten kleine Mengen Quecksilber und können in geeigneten Abfallbehandlungsanlagen entsorgt werden.

  • Holz- oder Kunststoffuntergründe können vergilben oder spröde werden

  • anwendbar in allen neuen und bestehenden Anlagen

  • insbesondere anwendbar für Klarlacke und Lasuren auch bei großen Schichtdicken

  • UV-Trocknung ist weit verbreitet bei Papier- oder Pappeuntergründen (z.B. zum Trocknen von lackierten Möbeln)

  • Eine kompakte (1-Mann)-UV-Lack-Auftragsanlage einschließlich einer UV-Härtezone zur Anwendung in der Holz- und Möbelindustrie kostete ungefähr 40.000 € (Jahr 2000) --> finanzielle Vorteile durch die schnellere Härte-/Trockenzeit und es wird eine schnellere Produktionsgeschwindigkeit erreicht. Die Amortisationszeit wird auf 2-3 Jahre geschätzt. Dabei wurde berücksichtigt, dass zum Auftrag des UV-härtenden Lacksystems weniger Arbeitszeit benötigt wird.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 473, 474 Link

Verringerung der Schleusenverluste an Öfen und Trocknern

Verschiedene Beschichtungsprozesse nutzen Öfen und Trockner zur Vernetzung und Härtung der Beschichtungen oder zum Erwärmen der Substrate. Das Einfahren in diese Anlagen ist immer mit einem gewissen Wärmeverlust verbunden, kann jedoch mit verschiedenen Maßnahmen auf ein Minimum begrenzt werden.

  • Der Einsatz von Sensoren und intelligenter Steuerung der Ofentüren und –schleusen bewirkt die weitere Verminderung von Wärmeverlusten. Ziel ist es, die Türen möglichst kurzzeitig zu öffnen und nach dem Einfahren der Substrate schnell zu schließen. Bei sehr hohen Durchsätzen ist diese Technik nicht immer zielführend, da die Abstände zwischen den Substraten zu gering sind.
  • Umluftschleusen bieten ebenfalls die Möglichkeit Wärmeverluste zu vermindern
  • A-Schleusen bieten besonders bei hohen Stückzahlen großes Potenzial. Hierbei fahren die Bauteile von unten in den Trockner und wieder heraus, Konvektionsverluste werden auf diese Weise effektiv verhindert. Einsparungen von bis zu 20% gegenüber herkömmlichen Systemen lassen sich realisieren. Besonders bei der Neukonzeption von Trocknern sollte die Nutzung dieser Technik geprüft werden.

Wasserbasierte Lacke mit verkürzten Verdunstungszeiten

Verfahren / Technologie:wasserbasierte Lacke
  • Das Basislacksystem zeigt vergleichbare Eigenschaften zu derzeitigen wasserverdünnbaren Systemen. Der Energieverbrauch kann geringer als bei konventionellen Lösemittelsystemen sein und ist geringer als bei Anwendung konventioneller wasserverdünnbarer Basislacksysteme (es ist kein Infrarot-Trockner erforderlich)
  • Wechsel von lösemittelbasierten Basislacken zu wasserverdünnbaren Basislacken können mit relativ kleinem technischen Aufwand erfolgen (verglichen mit einer neuen Anlage):  Standardmäßige wasserbasierte Basislacke benötigen eine enge Überwachung der Arbeitsbedingungen in der Spritzkabine (mit einer engen Verarbeitungszeit), fünf- bis sechsminütige Zwangsablüftung und Edelstahlzuleitungen. Insbesondere die Ablüftanforderungen behindern die Anwendung wasserbasierter Lacke in bestehenden Anlagen. Bei Basislacken mit verkürzten Ablüftzeiten sind 90 bis 150 Sekunden als Ablüftzeit ausreichend (schnelltrocknende Harze, stark flüchtige und azeotrope Lösemittel und Hochgeschwindigkeits-Ablüftungszonen), so können sie bei vielen existierenden Linien eingesetzt werden. Gleichzeitig wird das Verarbeitungsfenster vergrößert.
  • Die Verwendung dieses Konzeptes ist begrenzt durch die nachfolgenden Lackschichten. Tests haben gezeigt, dass eine gute Oberflächenqualität mit einem 2-Komponenten-Klarlack erreichbar ist. Hingegen mit einem 1-Komponenten-Klarlack-System können noch einige Fehler in der Qualität auftreten (z.B. Schleier). Es wurden erfolgreiche Tests an Lackierstraßen durchgeführt. Freigaben gibt es für 2-Komponenten- als auch für 1-Komponenten Klarlacke.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 439 Link

Projekte

Demonstrationsanlage zur umweltfreundlichen MDF-Pulverbeschichtung mit hohen Qualitätsanforderungen für die Möbelherstellung

Prozesseigenschaften:
  • ressourcenschonend, da durch Rückgewinnung des Oversprays 98 % des Pulvers zur Beschichtung genutzt werden
  • keine VOC-Emissionen,  keine aufwendige Abluftreinigung 
  • abfall- und abwasserfrei: aufwendige und kostenträchtige Behandlung und Entsorgung des bei der Nasslackierung anfallenden Lackschlamms entfällt
  • der Energiebedarf der Pulverbeschichtung – unter Einbeziehung von Lackherstellung und Beschichtungsvorgang – liegt in gleicher Größenordnung wie bei einer Nasslackierung nach dem Stand der Technik
  • das Verfahren ist für die Beschichtung temperaturempfindlicher Substrate geeignet, weist eine hohe Prozesssicherheit auf, arbeitet wirtschaftlich und führt zu einer Beschichtung, die höchste Qualitätsanforderungen erfüllt
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Einführung eines neuartigen Pulverbeschichtungsverfahrens für temperatursensible Holzwerkstoffe und Kunststoffe

Prozesseigenschaften:
  • Reduzierung von VOC
  • die Abfallmenge reduzierte sich von 100 g/m2 Lackschlamm auf 10 g/m2 Pulverlackabfall
  • Erhöhung des Lackauftragswirkungsgrades von 50 % auf mehr als 90 %
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Entwicklung eines fungizidfreien Beschichtungssystems zum dauerhaften Schutz in Holzbauteilen in der Außenanwendung

Prozesseigenschaften:
  • es wurde eine Lackoberfläche für Holzwerkstoffe entwickelt, die den Verschmutzungsgrad senkt und damit die Ausbildung eines Biofilms unterdrückt
  • die neu entwickelten Anstrichstoffe werden nicht stärker als kommerzielle, biozidhaltige Anstrichstoffe von Pilzen befallen
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Entwicklung eines polymergebundenen, dekorativen Holzwerkstoffes für den Einsatz in der Freibewitterung mit Hilfe einer Versuchsanlage

Prozesseigenschaften:
  • witterungs- und pilzbeständige Produkte sind aus Holz-Thermoplast-Gemischen ohne Verwendung von Holzschutzmitteln herstellbar
  • das getestete Verfahren eignet sich zur Produktion von Materialien, die in Bereichen mit dauerhafter Freibewitterung und dauerhaftem Erdkontakt eingesetzt werden
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Entwicklung eines umweltverträglichen und langzeitwirksamen Holzschutzes

Prozesseigenschaften:
  • Langzeitimprägnierung von Holz im Freien enthalten neben der wirksamen Kupferkomponente u.a. Chromate als Fixierhilfsstoffe
  • Ziel des Projektes war es, umweltfreundliche Holzschutzmittelzu entwickeln
  • Im Rahmen des Projektes wurden zwei Holzschutzformulierungen entwickelt, die auch ohne den Einsatz der genannten Fixierhilfsstoffe gutes Tränkverhalten der Proben realisieren konnten
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Entwicklung und Erprobung einer dauerhaften Holzbeschichtung durch Verwendung neuer polymerer Materialien für die Lacksysteme

Prozesseigenschaften:
  • wasserbasierende, UV-vernetzende Polymere
  • Entwicklung neuer Herstellungs- und Applikationsverfahren für die industrielle und wirtschaftliche Anwendung
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Ganzheitliche Flutlackierung für die Holzfensterindustrie

Prozesseigenschaften:
  • durch eine Flutanlage lässt sich die Anzahl der Zwischenschliffe reduzieren und Lackmaterial einsparen
  • das Fluten ist durch seinen hohen Lackrecyclinganteil umweltfreundlich
  • eine ganzheitliche Flutlackierung senkt die Prozesskosten
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Lösemittelfreie Holzbeschichtung auf Leinölbasis

Prozesseigenschaften:

Auf der Grundlage von Leinöl konnte ein UV-strahlenhärtender Lack formuliert werden, der für Holz und eine Vielzahl weiterer Naturmaterialien geeignet ist. Der hochwertige Lack besteht zu 95% aus nachwachsenden Rohstoffen, ist Energie sparend in der Herstellung, lösemittelfrei und weitgehend biologisch abbaubar. Neben der großen Vorteile für Umwelt und Gesundheit ist der neue Lack auch preislich konkurrenzfähig.

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Modifizierung von Buchenholz für den Feuchtraum- und Außeneinsatz

Prozesseigenschaften:
  • Nutzung heimischer Buchehölzer für Außen- und Feuchtraumanwendung
  • Veränderung der Holzeigenschaften durch Vakuum-Druck-Imprägnierung mit wasserbasierter Dimethyloldihydroxyethylenurea und thermische Modifikation
  • Erreichung der Produktanforderungen und Untersuchung der Umwelteinwirkungen
  • Ökobilanz zeigt 17mal niedrigere Umweltwirkungen im Vergleich zu Konkurrenzmaterial (wie zum Beispiel Teak und Eukalyptus)
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Nachhaltigkeit in der Wirtschaft durch Anwendung überkritischer Fluide

Prozesseigenschaften:
  • Überkritische Fluide wie überkritisches Kohlenstoffdioxid (scCO2) können als Ersatz für konventionelle Lösungsmittel eingesetzt werden
  • Bei der Holz- und Dämmstoffimprägnierung mit der Verwendung von scCO2 wird bei der Trocknung und Imprägnierung eine hohe Eindringtiefe und damit verbundene Verfestigung und Formstabilität des Holzes festgestellt
  • Zudem weisen die Imprägnate eine gute Hydrophobierung und Fixierung auf und der Brandschutz bei der Dämmstoffimprägnierung konnte verbessert werden
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Öle und Wachse zur Oberflächenbehandlung von Holz

Prozesseigenschaften:

Durch die Oberflächenbehandlung lässt sich die Dauerhaftigkeit des Werkstoffes Holz deutlich verbessern. Dabei wurden bislang Beschichtungsstoffe verwendet, die hohe Anteile an organischen Lösemitteln enthalten. Diese Lösemittel begünstigen die Entstehung von bodennahem Ozon und können zu Gesundheitsbeschwerden führen. Das Schreinerhandwerk ist bestrebt, diese Belastung unter anderem durch den Einsatz lösemittelarmer oder gar lösemittelfreier Öle und Wachse einzuschränken.

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Wässrige Dispersionen für kratzfeste Beschichtungen auf Basis von Acrylat-Nanokompositen

Prozesseigenschaften:
  • Untersuchung des Einsatzes von Acrylat-Nanokompositen als Alternative zur energie- und wasserintensiven Verwendung von Melamin- oder Phenolharz
  • Das Komposit weißt sehr gut einstellbare Fließeigenschaft auf und ist damit als Alternative anwendbar
  • Bei UV-Härtung wird bei verringertem Materialeinsatz die Emission flüchtiger organischer Substanzen (VOC) vermieden
  • Die Kratzfestigkeit und Abriebeigenschaften der Beschichtung werden verbessert
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Videos

Mehr Lust auf weniger Lack

Montieren/Fügen

Gute Praxis

Dosiergenauigkeit erhöhen

Durch exaktes Dosieren von Fügehilfsstoffen (z. B. Klebstoff) wird eine Erhöhung der Ressourceneffizienz erreicht. Eine Über- oder Unterdosierung des Fügehilfsstoffes verschlechtert oft die Eigenschaften einer Fügeverbindung und trägt so zu einer Verkürzung der Produktlebensdauer bei.

Dabei müssen neben der Dosiergenauigkeit folgende Parameter beachtet werden:
• Dosierdurchsatz
• Materialarten
• Materialeigenschaften (Partikelgröße, Temperatur, Viskosität)
• Umgebungsbedingungen für das Dosiergerät
• Art des Dosierorgans z. B. Dosierschnecke, -scheibe, -zylinder, usw.

Quelle(n):

  • Feldmann, K.; Schöpper, V. und Spur, G. (2014): Handbuch Fügen, Handhaben und Montieren. Handbuch der Fertigungstechnik. Carl Hanser Fachbuchverlag Hanser, München, ISBN 978-3-446-42827-0 S. 403

Steigerung der Energieeffizienz bei Nullfugenbekantung

Die Implementierung der Nullfugenkante bedarf eines Kantenbandes, welches einseitig mit einer Funktionsschicht versehen ist. Diese Funktionsschicht ist meist ein Polymer, das mittels Wärme aktiviert wird. Die Aktivierung der Funktionsschicht erfolgt herkömmlich mit Heißluft. Problematisch dabei sind in Bezug auf die Energieeffizienz die Abgabe von Wärme an die Umgebung und zusätzlich lange Aufheizzeiten sowie eine starke Lärmbelastung. Allerdings sind die Anschaffungskosten gering und diese Technik ist in viele Fugenmaschinen integrierbar [HOB (2016b)].
Die folgenden Alternativen können die Energieeffizienz dieses Arbeitsschrittes steigern, da durch die präzise Erwärmung des Wirkbereichs größere Wärmeverluste an die Umgebung entfallen. Darüber hinaus verringern sich die Aufheizzeiten sehr stark.
Laser-Technik:

  • Aufschmelzen der Funktionsschicht mittels Laserstrahl
  • allerdings kostenaufwändige Optik notwendig

Direkt-Laser-Technik:

  • ebenfalls Funktionsschicht durch Laser aufschmelzen
  • keine Optik notwendig

Nah-Infrarot-(NIR-)Technologie:

  • Wärmeenergie kann präzise gesteuert am Wirkbereich eingebracht werden
  • Vorschubgeschwindigkeiten von 20 – 25 m/min wie auch bei Nutzung der Direkt-Laser-Methode

Quelle(n):

  • HOB Die Holzbearbeitung [HOB] (2016b): Mehr Flexibilität und Produktivität für den Mittelstand. agt agile technik verlag gmbh, Ludwigsburg, Heft 3.2016.

Projekte

Gute Verbindungen mit neuen Aufgaben

Prozesseigenschaften:
  • Einsatz von Schnellverbindungselementen im Holzbau
  • Prototypen ermöglichen und erleichtern den Einsatz von Holzbauelementen im Fertigteilbau
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Prozessperipherie und übergeordnete Maßnahmen

Gute Praxis

Abwärmenutzung bei Druckluftkompressoren

Bei verschiedenen industriellen Prozessen, wie zum Beispiel dem Strahlen zur Bauteilreinigung, wird Druckluft benötigt. Zur Steigerung der Effizienz dieser Systeme kann auch hier die Wärmerückgewinnung eingesetzt werden. Das Potential möglicher Einsparungen ist für den Einzelfall zu überprüfen, jedoch lassen sich bereits bei relativ kleinen Kompressorleistungen deutliche Energieeinsparungen erzielen. Moderne Kompressoren sind für die Abwärmenutzung häufig bereits vorbereitet, sodass der technische Aufwand für die Umrüstung vergleichsweise klein ist. Möglich ist die Nutzung der Abwärme als Heizungsluft oder, mit Hilfe von Wärmetauschern, für die Warmwassererzeugung. Bei luftgekühlten Kompressoren muss für die direkte Nutzung der Abluft lediglich eine Kanalführung von der Schallhaube zum Nutzungsort angebracht werden. Auf diese Weise kann die Abluft für die Heizbedarfe in Büro- und Betriebsräumen, für Trocknungs- oder Vorwärmprozesse genutzt werden. Wird die Abwärme für die Warmwassererzeugung genutzt, kann sie zur Erwärmung von Reinigungs- oder Prozessbädern oder auch für Dusch- und Waschräume genutzt werden.

Quelle(n):

  • VDMA Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau e.V. (2013): Wärmerückgewinnung bei Druckluftanlagen. VDMA Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau e.V., Frankfurt am Main, auch verfügbar als PDF unter: Link

Effiziente Druckluftsysteme

  • Bei Druckluftanlagen können zwischen 5 – 50 % Energie eingespart werden, wobei die meisten Effizienzmaßnahmen mit Amortisationszeiten von weniger als zwei Jahren wirtschaftlich sehr attraktiv für die Unternehmen sind.

  • Der Energieverbrauch hängt vom benötigten Druckniveau, den Druckluftmengen und dem Wirkungsgrad des Gesamtsystems ab. Die indirekten Energiekosten sind die Folgekosten des Energieeintrags in die Umgebung, z. B. zusätzlicher Kühlungsbedarf.

  • Energieeinsparungen sind möglich durch: Optimierung von Schlauchdurchmesser und -länge, Anschlussstellen, Trocknung, Flüssigkeitsabscheidung, Filtration, Speicherung sowie Konzeptionierung der Gesamtanlage und Durchführung regelmäßiger Wartung.

  • Bei Druckluftanlagen sichern die internen Regelvorrichtungen die Mengen und Qualitäten – die übergeordneten Steuerungen optimieren die Kosten. Interne Regelungen sind dafür verantwortlich, die jeweilige Kompressoreneinheit an die geforderten Luftverbräuche anzupassen und dabei durch eine optimale Koordination der internen Steuerungsvorgänge eine Überlastung der Kompressoreneinheit zu verhindern. Da moderne Kompressorenstationen im Normalfall aus mehreren Einzelkompressoren bestehen, besteht die Aufgabe der übergeordneten Steuerung darin, die Einzelanlagen optimal auszulasten und ihren Einsatz gemäß dem tatsächlichen Luftverbrauch zu koordinieren und zu überwachen.

  • Die warme Abluft lässt sich direkt zum Heizen verwenden. Die wirtschaftlichste Art der Wärmerückgewinnung liegt in der Ausnutzung der Verdichterwärme als Luftheizung.

  • Eine Brauchwassererwärmung erlaubt eine ganzjährige Ausnutzung der Abwärme. Wird das heiße Kompressoröl zur Erwärmung von Brauchwasser eingesetzt, lässt sich ein deutlich höherer Rückgewinnungsgrad erzielen als bei der Heizwassererwärmung, da der Brauchwasserwärmebedarf über das Jahr in etwa konstant ist.

  • Kompressoren mit Öleinspritzung eignen sich zur Heizwassererwärmung. Bei Schraubenkompressoren mit Öleinspritzung führt das Öl ca. 72 % der zugeführten elektrischen Energie in Form von Wärme ab. Diese Energie kann zurückgewonnen werden.

Quelle(n):

  • Deutsche Energie-Agentur GmbH (2010): Ratgeber „Druckluftsysteme für Industrie und Gewerbe“. Deutsche Energie-Agentur GmbH, Berlin

Energetische Verwertung von Holzspänen und -staub

Die bei der Bearbeitung von Holzwerkstoffen anfallenden Späne sind wertvoller Rohstoff und können auf vielfältige Weise genutzt werden. Auch Materialreste können, sollten sie für Folgeaufträge nicht mehr verwendbar sein, zerkleinert und für die Energieerzeugung genutzt werden. Ist die Nutzung der erzeugten Wärme in Trocknungsprozessen, für die Warmwassererzeugung oder andere Zwecke betriebsintern nicht möglich, kann die Brikettierung der Späne auch die externe Verwertung der Rohstoffe ermöglichen. Die hergestellten Holzbriketts können dann eine zusätzliche Einnahmequelle für das Unternehmen ergeben.

Energieeffizienter Betrieb von Späneabsauganlagen

Die notwendige Absaugung von anfallenden Spänen und Staub in der Holzverarbeitenden Industrie nimmt mit bis zu 38 % einen großen Anteil des Gesamtenergiebedarfs in Anspruch [MEK (2017)]. Mit Hilfe weniger Maßnahmen lässt sich die Effizienz nachhaltig steigern. Bereits die kontinuierliche Wartung und Instandhaltung der Absauganlage unterstützen die Senkung der Energiekosten. Die folgenden Maßnahmen zeigen darüber hinaus, wie eine bedarfsgerechte Nutzung realisiert werden kann [MEK (2017)]:
Bedarfsgerechter Betrieb:

  • Nutzung von Schiebern zum Trennen (zeitweilig) ungenutzter Anlagenbereiche
  • Drehzahlregelung der Antriebe
  • Einsatz moderner Elektromotoren
  • Rückführung der gefilterten Abluft zu Heizzwecken in den Innenraum oder für Trocknungsprozesse im Bereich der Beschichtung
  • Abschaltung der Anlage in Betriebspausen

Kontinuierliche Wartung und Instandhaltung:

  • Regelmäßige Wartung der Filteranlage
  • Kontrolle der Leitungen auf Leckagen und Reparatur

Quelle(n):

  • Mittelstandsinitiative Energiewende und Klimaschutz [MEK] (2017): Webinar Energieeffiziente Tischlerei [online]. Mittelstandsinitiative Energiewende und Klimaschutz, verfügbar unter: Link

Umweltmanagement

Einführung eines Umweltmanagementsystem (UMS) das die folgenden Eigenschaften aufweist:

  • Festlegung einer Umweltpolitik für die Anlage durch die Geschäftsleitung
  • Planung und Festlegung der notwendigen Verfahren
  • Einführung der Verfahren unter besonderer Berücksichtigung von Struktur und Verantwortlichkeit, Schulung, Bewusstsein und Kompetenz, Kommunikation, Einbeziehung der Mitarbeiter, Dokumentation, Effiziente Prozesskontrolle, Wartungsprogramme, Vorbereitung auf Notfälle und Reaktionen im Notfall, Einhaltung der Umweltgesetze
  • Überprüfen der Leistung und Ergreifen von Korrekturmaßnahmen unter besonderer Berücksichtigung von Überwachen und Messen, Korrektur und Vorbeugemaßnahmen, Aktualisierung von Aufzeichnungen, Unabhängige interne Prüfungen, um festzustellen, ob das UMS mit den geplanten Festlegungen übereinstimmt, korrekt durchgeführt und gepflegt wird
  • Überprüfung durch die Geschäftsleitung

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 392 Link

Projekte

Effizienzsteigerung der Späneerfassung bei der spanenden Bearbeitung von Verbund- und Holzwerkstoffen sowie Kunststoffen

Prozesseigenschaften:
  • Vergleich zweier Wege zur Steigerung der Energieeffizienz von Abgashauben:
    • eine selbstregelnde dezentrale Anlage, die sich dem Bearbeitungsprozess und anfallenden Spangut anpasst
    • eine adaptive werkzeugnahe Abgashaube für die Frästechnik, die mit Sensorik und Aktorik den Spänestrahl detektiert und sich in Flugrichtung positioniert
Zur kompletten Projektbeschreibung

Innovationen für die Umwelt – ZweitSinn – eine zweite Chance für Gebrauchtmöbel

Prozesseigenschaften:

Jedes Jahr werden in Deutschland etwa sieben Millionen Tonnen Möbel aussortiert. 95 Prozent davon landen bisher als Sperrmüll in Müllverbrennungsanlagen oder auf der Deponie. Lediglich 5 % werden weiterverwendet. Das Projekt ZweitSinn nutzt Altmöbel als Rohstoffquelle für die Produktion ausgefallener Möbel. Dafür werden größten Teils gebrauchte Materialien verwendet - Holz, Metalle, Textilien und Schaumstoffe erhalten so eine zweite Chance.

Zur kompletten Projektbeschreibung

Lose Dämmstoffe aus Holz: Entwicklung einer wirtschaftlichen Verfahrenstechnik zum mechanischen Einbringen von Holzspänen und Holzfasern als Dämmstoffe in Wand- und Deckenelemente

Prozesseigenschaften:

Das Prinzip des versetzten Befüllens und mehrstufigen Verdichtens erfüllte die angesetzten Kriterien mit 95,3% am besten und diente für den Bau der Prototypenanlage. Mit der Prototypenanlage wurde die entwickelte Verfahrenstechnik auf ihre Effektivität und Funktionssicherheit überprüft. Sie erfüllte die gestellten Anforderungen bezüglich Holzspänen vollständig, d.h.:

  • Die Dämmstoffqualität (Spanqualität) wird durch die Einbringung nicht reduziert.
  • Alle in den Elementen vorhandenen Hohlräume unterschiedlichster Geometrien werden befüllt.
  • Die geforderte Dichte wird über das gesamte Element erreicht, auch im Bereich der Stiele und Gurte.
Zur kompletten Projektbeschreibung

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