金屬行業(yè)向氣候中和轉(zhuǎn)型是 Bright World of Metals 的主題，該展會于 2023 年 6 月 12 日至 16 日在杜塞爾多夫舉行，取得了巨大成功，并且在 GIFA 和 NEWCAST 展位上也引起了廣泛討論。參展公司和專家會議重點(diǎn)關(guān)注增值鏈各個(gè)階段循環(huán)經(jīng)濟(jì)意義上的脫碳、可持續(xù)發(fā)展、能源和資源效率的技術(shù)和解決方案，遵循從搖籃到搖籃的方法。杜塞爾多夫展覽公司多年前就抓住了這一發(fā)展機(jī)遇，推出了 ecoMetals 計(jì)劃。參展商的產(chǎn)品種類也相應(yīng)多樣化。共有 63,262 名國際游客參加了杜塞爾多夫展覽中心的活動，大約三分之二的參觀者來自國外。
可持續(xù)性、能源和資源效率是鑄造行業(yè)的趨勢
這個(gè)異構(gòu)行業(yè)的脫碳策略與各個(gè)鑄造廠的原材料和鑄造工藝一樣多種多樣。鑄造廠和鑄造技術(shù)供應(yīng)商可持續(xù)發(fā)展議程的另一個(gè)主題是資源和能源的有效利用。綠色氫作為加熱爐中天然氣的氣候中性替代品尤其發(fā)揮著重要作用，盡管其程度比鋼鐵行業(yè)等要小得多。正如 BDG 董事總經(jīng)理馬克斯·舒馬赫 (Max Schumacher) 在 GIFA 上所強(qiáng)調(diào)的那樣，鑄造廠的首要轉(zhuǎn)型能源是綠色電力。
示例DiHAG：在鑄造集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)下，有八家鑄造廠從事鋼鐵鑄造領(lǐng)域的工作。該公司在萊比錫鋼鐵鑄造廠 SHB 運(yùn)營著五臺用于鑄鐵廠的感應(yīng)爐和一臺電弧爐。首席執(zhí)行官 Viktor Babushchak 專注于整個(gè)集團(tuán)的專有電源。早在 2016 年，該控股公司就與 Giga Energy GmbH 合作建立了自己的網(wǎng)絡(luò)。如今大約一半的電力來自可再生能源。Babushchak 的目標(biāo)是自己生產(chǎn)綠色電力，供應(yīng) 80% 的風(fēng)力發(fā)電和 20% 的太陽能。巴布什查克說，主要問題是在獲取風(fēng)力渦輪機(jī)許可證過程中涉及大量官僚機(jī)構(gòu)。
脫碳轉(zhuǎn)型之路也為鑄造廠辛北爾康普 Giesserei 帶來了生態(tài)電力。數(shù)字化在其中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。去年，位于克雷菲爾德的鑄造廠與感應(yīng)爐制造商 ABP Induction 和數(shù)字初創(chuàng)公司 Zorc Technology 合作推出了首個(gè)完全數(shù)字化的熔煉工藝。
感應(yīng)熔煉設(shè)備被ABP Induction和Otto Junker等大型工業(yè)爐制造商譽(yù)為沖天爐和燃?xì)鉅t的替代品。如何將熔化過程從使用化石燃料的沖天爐切換到幾乎碳中性的中頻爐，是來自感應(yīng)爐制造商ABP Induction Systems 的Marco Rische 博士和來自Zorc Technology 的Wolfgang Baumgart在 GIFA 論壇上的主題。
ABP 的 Rische 認(rèn)為沖天爐沒有未來。這位熔爐專家也不認(rèn)為氫技術(shù)是鑄造廠的解決方案。Rische 表示：“氫氣在熔爐技術(shù)中沒有未來?！睆慕?jīng)濟(jì)或生態(tài)角度來看，氫氣作為熔化和加熱技術(shù)沒有任何意義。使用可再生電力生產(chǎn)綠色氫氣沒有什么意義，這會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換Rische說，然后燃燒所說的氫氣，這會造成進(jìn)一步的損失。直接使用綠色電力進(jìn)行感應(yīng)熔化和加熱的效率要高得多。
據(jù)ABP稱，GIFA、METEC、THERMPROCESS和NEWCAST貿(mào)易展覽會四重奏取得了圓滿成功。ABP 首席執(zhí)行官 Till Schreiter 表示：“脫碳和數(shù)字化的首要主題是今年展會的核心?！?“作為我們‘實(shí)現(xiàn)零排放之路上的合作伙伴’承諾的一部分，除了去全球化和人口變化之外，這些主題正是展會參觀者尋求解決方案的核心問題”，Schreiter 說道。經(jīng)過多年的大流行以及由此導(dǎo)致的數(shù)字化工作轉(zhuǎn)變，人們明顯渴望進(jìn)行個(gè)人會議?！坝匈Y質(zhì)、有決策權(quán)的參觀者比例比前幾年還要高，因此，這一次在展會上甚至簽署了計(jì)劃外的協(xié)議也就不足為奇了”，Schreiter 自豪地報(bào)告道。Schreiter：“展會結(jié)束后，我們已經(jīng)期待再次歡迎我們的朋友和商業(yè)伙伴來到杜塞爾多夫舉行的 2027 年光明金屬世界?！?/span>
特別是對于熔爐制造商來說，能源的可持續(xù)性和高效利用是重要的問題；管理工業(yè)流程以盡量減少其對環(huán)境的影響是最先進(jìn)的。與 ABP 一樣，熔爐專家 Junker 也為感應(yīng)熔煉和熱處理工廠提供了新穎的解決方案。通過數(shù)字化工廠技術(shù)和正確的操作，可以減少熔爐消耗的能源量。這還包括熱回收和使用來自額外光伏系統(tǒng)的電力。例如，奧托·容克 (Otto Junker) 向 ecoMetals Trails 參觀者展示了新的電力轉(zhuǎn)熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)以熱量的形式緩沖多余的電力，隨后將其作為工藝熱使用。熱量儲存溫度高達(dá) 1,100°C。
在Otto Junker的展位上，參觀者可以體驗(yàn)如何使用現(xiàn)代系統(tǒng)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 中控制爐子的運(yùn)行。使用VR護(hù)目鏡，可以進(jìn)入并操作包括感應(yīng)爐在內(nèi)的功能齊全的鑄造車間。這一發(fā)展并不是為了娛樂，而是解決一個(gè)非常嚴(yán)重的問題：缺乏熟練工人。奧托·容克 (Otto Junker) 銷售服務(wù)主管 Georg Born 表示，鑄造廠必須加強(qiáng)培訓(xùn)非技術(shù)工人，以取代技術(shù)工人。在真正的熔爐上發(fā)生這種情況之前，VR 培訓(xùn)可以安全地練習(xí)最重要的步驟。
Inductotherm是全球活躍的感應(yīng)熔化和加熱專家。使用Solar Unipac 5.0該公司在今年的貿(mào)易展覽會上展示了一種由綠色能源驅(qū)動的鑄造廠熔煉技術(shù)。太陽能、水電、風(fēng)電和其他可再生能源技術(shù)的整合有望確保新型綠色熔煉技術(shù)在減少碳排放方面名列前茅。該系統(tǒng)結(jié)合了太陽能電池、風(fēng)力渦輪機(jī)、電池存儲系統(tǒng)、集成感應(yīng)電源和現(xiàn)代感應(yīng)爐。該捆綁包作為 ecoMetals Initiative 的一部分推出，與可再生能源相結(jié)合，提供了不依賴于電網(wǎng)的完整熔化解決方案，使公司能夠在不影響效率的情況下實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
電氣化是理想的解決方案嗎？
并非所有鑄造廠都將電氣化視為理想的解決方案。畢竟，氣體在工業(yè)中仍然發(fā)揮著重要作用，例如在熱處理爐中。Promeos是整個(gè)工藝鏈無焰燃?xì)馊紵骷夹g(shù)的專家，據(jù)其自己介紹，Promeos 是預(yù)混合燃?xì)馊紵飨到y(tǒng)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，在 GIFA 上展示了其采用無焰燃?xì)馊紵骷夹g(shù)單獨(dú)開發(fā)的加熱系統(tǒng)系列。該供應(yīng)商表示，這對提高生產(chǎn)力同時(shí)保護(hù)環(huán)境做出了節(jié)能和有利可圖的貢獻(xiàn)?？筛鶕?jù)要求提供“氫氣就緒”，也可選擇作為電氣解決方案提供。
鑄鐵廠Eisengie?erei?Fritz Winter證明了鑄造廠即使在熔化過程中也不需要依賴電氣化作為脫碳的唯一解決方案。GIFA 展位上的另一個(gè)亮點(diǎn)是符合 Euro-7 標(biāo)準(zhǔn)的新型低排放制動盤，該制動盤榮獲輕量結(jié)構(gòu)類別 NEWCAST 獎。進(jìn)一步的創(chuàng)新包括由薄壁鑄鐵制成的輕量化汽車解決方案，與鋁相比重量適中，其中包括與汽車制造商（OEM）合作開發(fā)的用于電動汽車的新型發(fā)動機(jī)外殼。
黑森州施塔塔倫多夫的鑄鐵廠仍在使用他們的焦炭沖天爐?！拔覀冊谌魏吻闆r下都不能放棄沖天爐的優(yōu)勢”，操作材料和環(huán)境保護(hù)主管馬庫斯·塞姆勒 (Markus Semmler) 說道。只有焦炭沖天爐才能將100%的廢鐵轉(zhuǎn)化為100%的優(yōu)質(zhì)生鐵。Semmler 表示，感應(yīng)爐無法像沖天爐那樣 100% 地轉(zhuǎn)化廢料。脫碳問題不僅僅是經(jīng)濟(jì)問題，更重要的是原材料供應(yīng)問題。在作為的過程中專家擔(dān)心，鋼鐵行業(yè)的脫碳，通過氫氣直接還原和電力路線，采用電氣化熔煉工藝的鑄鐵廠的原材料市場將不復(fù)存在。Semmler：“鋼鐵生產(chǎn)商使用的原材料與我們電氣化所需的原材料相同。就算我們愿意出錢，也得擔(dān)心連原材料都買不到。我們正在考慮完整的平衡。如果我們選擇 100% 電氣化，我們會發(fā)現(xiàn)原材料供應(yīng)存在很大問題?！?/span>
Fritz Winter 沖天爐的煙囪不再是必要的禍害，而是根據(jù) CCU 原則邁向循環(huán)經(jīng)濟(jì)的第一步。Stadtallendorf 的鑄造廠希望在不影響環(huán)境的情況下分離、轉(zhuǎn)化 CO?2并將其用作原材料。到 2030 年，F(xiàn)ritz Winter 希望在煙囪安裝空氣處理和熱回收系統(tǒng)，然后再開始大規(guī)模的二氧化碳分離技術(shù)實(shí)施。分離出來的CO?2將通過當(dāng)?shù)睾献饕胩祭谩?/span>
鑄造機(jī) – 提高能源效率和生產(chǎn)力
作為壓鑄技術(shù)的領(lǐng)先供應(yīng)商，Oskar Frech 的議程包括節(jié)能、熱回收和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的新發(fā)展。GIFA 上展示的熱室和冷室壓力壓鑄機(jī)得到了進(jìn)一步優(yōu)化。例如，液壓系統(tǒng)的改進(jìn)不僅可以確保最高的動力和性能，而且還可以進(jìn)一步節(jié)省能源。新的演示展示了鋁輪回收工廠，該工廠利用熱回收技術(shù)運(yùn)行效率極高。
Oskar Frech 還持有奧地利工業(yè)爐制造商Meltec的股份。該公司是創(chuàng)新鋁制真空加料裝置 (AVD) 的領(lǐng)先供應(yīng)商。AVD 可以安裝在任何熔化爐或保溫爐中。它們能夠安全地將鋁熔體取出并精確計(jì)量到冷室壓力壓鑄機(jī)的填充室中。該系統(tǒng)的優(yōu)勢之一是吸收熔池液位以下的無氧化物熔體，在不吸入空氣的情況下將熔體轉(zhuǎn)移到封閉的陶瓷容器中，僅產(chǎn)生較低的溫降，并通過集成的精確數(shù)量測量實(shí)現(xiàn)高劑量精度脫氣后的熔體。作為一項(xiàng)創(chuàng)新，Meltec 向公眾展示了機(jī)器人控制的 ACD，用于 150 公斤液態(tài)鋁。Oskar Frech 董事總經(jīng)理兼首席技術(shù)官 Thomas Franco 博士，
國際諾瑞肯集團(tuán)及其子公司意特佩雷斯高斯、史杰克西、辛普森、維爾貝萊特和迪砂強(qiáng)勢亮相 GIFA。核心主題是在鑄造廠的所有領(lǐng)域有效利用能源和資源，以及鑄造材料的有利可圖的使用，同時(shí)減少對環(huán)境的影響。
例如，意特佩雷斯高斯專注于壓力壓鑄機(jī)的能源效率。這家意大利機(jī)器制造商推出了Eco-Fit Mode，這是一種液壓泵控制系統(tǒng)，可通過 Eco-Fit Mode Plus 減少高達(dá) 50% 甚至 60% 的能源消耗。
焦點(diǎn)集中在寶馬成功完成的訂單上。這家來自慕尼黑的汽車制造商正在使用意特佩雷斯高斯的 TF5700+ 大型壓力鑄造機(jī)。它使汽車公司能夠鑄造一種新型的、與碰撞相關(guān)的電池外殼，該外殼最初由 16 個(gè)不同的部件組成，由鋁制成，重量僅為 6 公斤。這使得 BMW 成為歐洲第一家使用合模力超過 5,000 噸的壓鑄機(jī)制造大型一體式結(jié)構(gòu)部件的壓鑄公司。
NEWCAST 2023 的出色數(shù)據(jù)：來自 29 個(gè)國家的 480 多家參展商在杜塞爾多夫展廳展示了鑄件生產(chǎn)的“綠色”程度（? Constanze Tillmann/Messe Düsseldorf）。
3D 砂打印機(jī)走向成功之路
在 GIFA 2019 上，增材制造工藝仍然是一個(gè)小眾話題。今年，利用沙子進(jìn)行間接 3D 打印出現(xiàn)了明顯的趨勢。ExOne和Voxeljet等領(lǐng)先供應(yīng)商的 3D 打印機(jī)功能越來越強(qiáng)大，砂印核心的復(fù)雜性也越來越高。砂間接增材制造為鑄造廠提供了全新的設(shè)計(jì)可能性。復(fù)雜的幾何形狀通常只能通過 3D 砂打印來實(shí)現(xiàn)。它們被制造為型芯和模具，然后鑄造成成品型芯模型。
在 GIFA，Voxeljet及其合作伙伴Loramendi展現(xiàn)了增材批量生產(chǎn)的里程碑。對于蘭茨胡特的寶馬工廠，打印機(jī)制造商和 Loramendi 共同開發(fā)并實(shí)施了一項(xiàng)技術(shù)和系統(tǒng)，用于自動、無機(jī)大規(guī)模生產(chǎn)輕金屬鑄造砂芯。該生產(chǎn)線配有集成 VX1300-X 3D 打印機(jī)和全自動拆包解決方案以及 Loramendi 用于硬化核心的微波爐，為高性能 BMW 發(fā)動機(jī)提供了定制、高效和創(chuàng)新的解決方案。作為型芯和模具生產(chǎn)機(jī)器的領(lǐng)先制造商，Loramendi 與工具制造商 Aurrenak 一起在西班牙 Mondragón 公司內(nèi)部組建了鑄造技術(shù)和工具制造聯(lián)盟。
Laempe是射芯機(jī)的領(lǐng)先制造商，也發(fā)現(xiàn)了增材制造的優(yōu)勢。在GIFA上，該公司首次展示了用于寶馬發(fā)動機(jī)制造的全自動3D砂打印線。汽車和發(fā)動機(jī)制造商利用間接增材工藝鑄造輕金屬所提供的設(shè)計(jì)自由度。
盡管如此，正如銷售員工 Thomas Baumann 所說，Laempe 并不擔(dān)心核心業(yè)務(wù)被蠶食。射芯機(jī)的射速約為 25 秒，是每次量產(chǎn)時(shí)不可或缺的組成部分。
沒有鑄造化學(xué)就沒有鑄造
提高鑄件質(zhì)量、減少對環(huán)境的影響和提高生產(chǎn)率的新產(chǎn)品和應(yīng)用技術(shù)也是大型鑄造化學(xué)品供應(yīng)商ASK Chemicals、Foseco和Hüttenes Albertus?(HA) 關(guān)注的焦點(diǎn)。
亞世科化學(xué)專注于提供解決方案，通過使用危害較小的原材料來提高效率、降低工藝成本并最大限度地減少對環(huán)境的影響。這包括開發(fā)產(chǎn)品，例如可以免除特殊沙子等昂貴原材料，或減少其他消耗材料的使用。不僅如此，鑄造工藝還可以受益于高性能化學(xué)品和原材料的使用，例如減少了精加工工作，并且可以完全省略一些工作步驟。這樣，最新一代的冷芯盒粘結(jié)劑 Ecocure Blue Pro 可以改善鑄件的性能，同時(shí)減少粘結(jié)材料和胺的消耗。
作為可持續(xù)發(fā)展方面的一部分，鑄造化學(xué)品公司福士科推出了適用于所有常用鑄造工藝的各種產(chǎn)品。這包括用于快速循環(huán)、自動化潮模砂造型系統(tǒng)的喂料材料。采用由可持續(xù)原材料制成的新型有機(jī)粘合劑，鑄造過程中釋放的揮發(fā)性有機(jī)成分 (VOC) 和 CO?2更少。生態(tài)和可持續(xù)性也成為開發(fā)新型水性鑄造涂料的指南。新涂料不需要釋放甲醛的殺菌劑，從而支持鑄造廠遵守最新的歐盟指南。鑄造化學(xué)的另一個(gè)重點(diǎn)是無機(jī)材料的進(jìn)一步開發(fā)，例如Hüttenes Albertus（哈）。在許多鋁鑄造廠，尤其是汽車行業(yè)，已經(jīng)成功使用無機(jī)制造的型芯。對于內(nèi)燃機(jī)鑄件以及混合動力和純電動汽車來說都是如此。在鑄鐵領(lǐng)域，HA 過去已經(jīng)小有名氣，并與制動器制造商 Brembo 一起引領(lǐng)無機(jī)材料進(jìn)入量產(chǎn)階段。在 GIFA 上，HA 現(xiàn)在還展示了用于大型鑄鐵件的粘合材料和鑄造涂料。正如在展會上引人注目的那樣，無機(jī)化學(xué)無疑正在取得進(jìn)展，在鑄鐵領(lǐng)域也是如此。
型芯、模具和模型的 3D 砂打印趨勢也對鑄造化學(xué)提出了挑戰(zhàn)。3D 打印對于供應(yīng)商來說在多個(gè)方面都很重要。在 GIFA 上，福士科展示了一項(xiàng)用于鋼鐵鑄件過濾的新型專利技術(shù)。過濾器 (Stelex Optiflow3D) 采用增材制造技術(shù)制造，在結(jié)構(gòu)的幾何形狀和多孔設(shè)計(jì)方面提供了很大的自由度?，F(xiàn)在首次可以為單個(gè)鑄件設(shè)計(jì)單獨(dú)的過濾器，并在過濾效率、金屬容量和吞吐量方面進(jìn)行優(yōu)化。
隨著 3D 打印機(jī)功能的不斷增強(qiáng)，通過砂型鑄造工藝制造的型芯的尺寸和復(fù)雜性也隨之增加。如果鑄造化學(xué)沒有進(jìn)步，這是不可能的。像這樣的復(fù)雜幾何形狀通常只能通過 3D 砂打印來實(shí)現(xiàn)。它們被制造為型芯和模具，然后鑄造成成品型芯包。然而，由此產(chǎn)生的更高的鑄件重量也增加了對以此方式生產(chǎn)的鑄件的精度和最小精加工量的要求。
特別針對 3D 打印工藝，福士科開發(fā)了一種新型涂層。通過結(jié)合不含鋯的高耐火填充材料，可以顯著提高涂層的熱穩(wěn)定性。這使得客戶能夠使用最薄的涂層，同時(shí)避免金屬化和紋理。福士科表示，不再需要進(jìn)行初步處理或使用昂貴的專用涂層。該涂層還對 3D 打印型芯和模具制成的鑄件的各個(gè)鑄件表面的表面粗糙度產(chǎn)生積極影響。競爭對手Hüttenes Albertus還專注于砂印。例如，該公司為 3D 打印開發(fā)的粘合系統(tǒng)包括專門為增材制造開發(fā)的型砂。
NEWCAST成為買家焦點(diǎn)
NEWCAST 是鑄造行業(yè)第一大國際展示會。這不僅是參展企業(yè)知道的，觀眾也知道，這也是為什么今年的展覽面積比2019年再次增加的原因。NEWCAST對于鑄造行業(yè)的重要性在觀眾結(jié)構(gòu)中清晰地體現(xiàn)出來。NEWCAST 參觀者中共有 71% 是買家。31%來自汽車、航空航天等重要用戶行業(yè)的采購部門。
世界領(lǐng)先的貿(mào)易展覽會四重奏將于 2027 年再次在杜塞爾多夫舉行
下一屆世界領(lǐng)先的貿(mào)易展覽會 GIFA、METEC、THERMPROCESS 和 NEWCAST 將于 2027 年 6 月 21 日至 25 日在德國杜塞爾多夫展覽中心舉行。(意向參展請點(diǎn)擊詢洽盈拓展覽專業(yè)展會顧問)
作者：專家作者：Gerd Krause，Mediakonzept，杜塞爾多夫
