Die FKM Sintertechnik ist ein Pionier für Selektives Laser Sintering (SLS). Als innovativer Technologiepartner entwickelt und stellt das Unternehmen funktionsfähige Produkte direkt aus 3D-Daten her. Die Produkte entstehen durch das schichtweise lokale Verschmelzen mit selektiver Laserstrahlung, das sogenannte selektive Lasersintern. Dabei werden die pulverförmigen Schichten aus eigens für dieses Verfahren entwickelten Werkstoffen mit den unterschiedlichsten Eigenschaften produziert. Die Vorteile dieser Technologie bieten ein hohes Qualitätsniveau der fertigen Werkstoffe.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Fertigungsverfahren vereinfacht SLS die Konstruktion, spart Montagekosten und sichert eine lange Lebensdauer von hochwertigen Endprodukten. Beispielsweise können bis zu 660 x 360 x 550 mm oder 500 x 500 x 650 mm große Kunststoffbauteile in einem Arbeitsgang und in einem Stück optional oberflächenveredelt durch Glätten, farbliche Infil- trierung oder Beschichtung gefertigt werden. Durch Addition einzelner Elemente können dabei beliebig große Baugruppen hergestellt werden. Der Erfolg basiert auf der kontinuierlichen Weiterentwicklung neuer Produkte und der fortlaufenden Verbesserung ihrer Qualität.
Hohe Anforderungen an gebäudetechnische Anlagen
Um sich in Zukunft auch weiterhin einen Marktvorsprung zu sichern, hat das konzernunabhängige Unternehmen ein neues Büro- und Fertigungsgebäude im hessischen Biedenkopf errichtet. Das neue Firmengebäude wurde am 10. Juli 2014 offiziell eingeweiht und verteilt sich über zwei Ebenen auf ca. 3 000 m² Fläche. Aufgrund seiner Marktposition und vielen Jahren praktischer Erfahrung hat das Unternehmen entsprechende Anforderungen an die Technische Gebäudeausrüstung am neuen Standort gestellt, um ein Optimum an Performance für beste Werkstoffentfaltung zu erhalten.
An dem neuen Standort stehen zurzeit 25 Lasersintermaschinen (21 für Kunststoff und vier für Metall) zur Verfügung. Zur Herstellung der Endprodukte sind im gesamten Entstehungsprozess bestmögliche Rahmenbedingungen notwendig. Hierzu zählt vor allem die Kühlung der Laseranlagen und der Produktionshalle auf ein kontinuierliches Temperaturniveau, um die Minimaltoleranz bei Formenmaßen und Werkstücken zu gewährleisten. Die Laserkühlung ist eine notwendige Aufgabe im Produktionsprozess, da hier große Wärmelasten während des Betriebes abzuführen sind. Bauartbedingt werden die Lasermaschinen durch ein integriertes Kühlsystem direkt gekühlt. Gleichzeitig ist es erforderlich, auch in der gesamten Peripherie des Produktionsprozesses ein optimales Temperaturniveau herzustellen. Hintergrund für die zusätzliche Kühlung ist der Erhalt der Produktqualität der dort eingelagerten festen, flüssigen oder pulverisierten Rohstoffe sowie Halbfertigprodukten. Die Rahmenbedingungen (Witterungseinflüsse und Produktionsprozesse) erfordern eine bedarfsgerechte Abfuhr der Wärmelasten, die im Tages- und Jahreslauf deutliche Schwankungen aufweisen.
Laserkühlung als Wärmequelle nutzen
Wo früher an gleicher Stelle und mit gleicher Funktion klassische Kaltwassersätze zum Einsatz gekommen sind, versehen heute technologisch fortschrittliche VRF-Klimasysteme ihren Dienst. Diese Technologie wurde speziell für kommerzielle, energiesparsame und leistungsstarke Einsätze konzipiert. Die Geschäftsführung der FKM Sintertechnik hat bereits sehr positive Erfahrungen mit der Kühlung durch VRF-Klimasysteme gemacht. Aus diesen Gründen hat der Investor wieder eine moderne VRF-Klimaanlage, dieses Mal mit einem System zur Wärmerückgewinnung installieren lassen.
Mit der Ausführung wurde die Lahn Kälte-, Klima-, Lüftungstechnik aus Biedenkopf-Eckelshausen beauftragt. Das Fachhandwerksunternehmen betreut auch die Anlagen am vormaligen Standort und kann auf eine langjährige Tradition im Kälteanlagenbau zurückblicken. Der Anlass, sich für die VRF-Technologie zu entscheiden, liegt vor allem in der Leistungsentfaltung. Mit dieser Technologie können wir eine schnelle, flexible, zuverlässige und wirtschaftlicheLösung realisieren“, so Karel vant’n Hoogt, Lahn-Kälte Geschäftsführer.
Zum Einsatz kommen hier neben wassergekühlten Außengeräten vom Typ PQHY P200YHM-A aus der City Multi Serie des Herstellers Mitsubishi Electric noch weitere Komponenten, beispielsweise zur Anbindung des zentralen Lüftungsgerätes und der Warmwasserbereitung. Die Wärmepumpen verfügen über invertergeregelte Verdichter mit modulierender Drehzahl. Dadurch ist es möglich, den Kältemittelstrom an die jeweiligen von den Innengeräten angeforderten Leistungsniveaus anzupassen. Es wird also jeweils nur so viel Leistung zur Verfügung gestellt wie für die Sicherung eines konstanten Temperaturniveaus erforderlich ist. Das reduziert nicht nur die Investitions- und Energie-kosten, sondern die VRF-Anlagen benötigen bei gleicher Leistung (z. B. im Vergleich zu Systemen auf Kaltwassersatzbasis) auch wesentlich weniger Platz für Rohrleitungen, Außengeräte und den Schaltschrankbau.
Systemaufbau mit maximaler Wärmerückgewinnung
Die Anwendungen bei dem Biedenkopfer Technologieunternehmen umfassen die Kühlung der Lasertechnikanlagen, eine Anbindung des Zentrallüftungsgerätes, die Versorgung mit Raumwärme über eine Fußbodenheizung sowie die Bereitstellung von Trinkwarmwasser. Dabei werden über Deckenunterbaugeräte sowohl die Wärmelasten aus den Produktionsräumen als auch aus den darüber liegenden Werkstoffhallen abgeführt, in denen das Pulver für den hochsensiblen Verarbeitungsprozess gelagert und präpariert wird. Die abgeführte Wärme aus diesen Bereichen wird zur Erwärmung des Trinkwarmwassers, zur Versorgung der Fußbodenheizung und der raumlufttechnischen Anlage genutzt.
Die Wärmeverteilung erfolgt in den Produktionshallen über eine Industrie- und in den Büros und Sozialräumen über eine klassische Fußbodenheizung. Die Vorlauftemperaturen dieser Wärmeverteilung liegen bei ca. 35 °C. Damit eignen sie sich optimal zur Nutzung der aus dem Produktionsprozess abgeführten Wärmelasten. Auch die zentrale Lüftungsanlage ist in dieses Konzept mit eingebunden und bekommt ihre Wärme aus einer wassergekühlten Wärmepumpe. Bei Bedarf wird auch überschüssige Wärme aus der Prozesskühlung zur Verfügung gestellt.
Das Gleiche gilt für die Bereitstellung des Trinkwassers, das durch thermische Energie aus der Produktion vorerwärmt wird. Standardmäßig beträgt die Temperatur aus der Wärmerückgewinnung ca. 45 °C, was für die Versorgung der Fußbodenheizung in den beiden Bereichen (Industrie- und Verwaltungsbereich) vollkommen ausreicht. Vervollständigt wird das Anlagenkonzept durch zwei Wasserwärmeübertrager vom Typ PWFY-P100 bzw. -200, mit denen die Wärme aus gekühlten Räumen oder Kühlprozessen zurückgewonnen und zur Warmwasserbereitung gewonnen werden kann.
Sowohl die Effizienz als auch die Betriebssicherheit der klimatechnischen Anlage werden zur Optimierung des Energieeinsatzes durch eine intelligent vernetzte Regelungstechnik unterstützt. Dafür sorgt eine Zentralfernbedienung vom Typ GB-50ADA mit einer einfachen Anbindung über eine LonWorks-Schnittstelle an die übergeordnete Gebäudeleittechnik (GLT). Die eingestellten Parameter zielen darauf ab, den Betrieb so einfach, sicher und energiesparend wie möglich zu gestalten. Den Aufwand der Installation und Programmierung hat man einmalig, die daraus erwachsenen Vorteile sind aber dauerhaft“, so van't Hoogt. Durch die automatische Kontrolle der Betriebsparameter, beispielsweise die Ansaug-, Ausblas-, Lastanforderung, können die invertergeregelten Verdichter zudem kontinuierlich an die Leistung anpasst werden.
Fazit
Die Basis für den Einsatz der wirtschaftlichen Prozesskühlung ist die sorgfältige Planung sowie die Berechnung der Kühllasten für jeden einzelnen Bereich, bzw. die unterschiedlichen Anwendungen. Die Lasermaschinen unterliegen einer integrierten Systemkühlung. Ebenso wichtig ist jedoch die Abführung der Wärmelasten aus den angrenzenden Bereichen wie der Produktionshalle und den Lagerstätten (Vor- und Endprodukten), um die Formmasse der Werkstücke einzuhalten. Als Lösung kommt hier die VRF-Technologie zum Einsatz. Die hier verbauten Komponenten aus der City Multi Serie von Mitsubishi Electric eignen sich ideal zur Rückgewinnung von Abwärme aus der Peripherie von Produktionsprozessen. Durch die Wärmerückgewinnung kann ein Großteil der vorhandenen Wärmeenergie genutzt werden, um die Versorgung mit Raumwärme über Fußbodenheizung oder Raumlufttechnik sowie die Bereitstellung von Trinkwarmwasser zu unterstützen.
