THE POWER OF PLASMA
Treibhausgasemissionen reduzieren, bei gleichzeitiger Erhöhung der Wirtschaftlichkeit? Das kann heute nur EIN Nitrierprozess leisten:
Er bietet im Vergleich zum Gasnitrieren fünf wesentliche Vorteile.
Weniger Prozessgasverbrauch
Gesteigerte Arbeitssicherheit
Kleiner Flächen- und Peripheriebedarf
Einfachere Integration in bestehende Fertigungslinien
Umweltfreundlich
Dies führt beim Endkunden zu
DEUTLICHEN KOSTENEINSPARUNGEN
WENIGER NOx-, CO- und CO2-EMISSIONEN.
WISSENSCHAFTLICHE FAKTEN:
Viele Studien haben mittlerweile belegt, dass der Plasma-Nitrierprozess im Vergleich zum Gasnitrieren kosteneffizienter durchgeführt werden kann. Der Unterschied zwischen diesen beiden Verfahren besteht im Wesentlichen darin, durch welchen Mechanismus das Eindiffundieren des Stickstoffs ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil des Plasmanitrierens liegt in der geringeren Umweltbelastung: Es werden keine gesundheitsgefährdenden Abgase produziert, es besteht keine Explosionsgefahr, es kommt zu keiner signifikanten Schmutz-, Geruchs- oder Lärmbelästigung und all das bei tlw. niedrigeren Prozesstemperaturen sowie stark reduzierten Energie- und Prozessgasverbräuchen.
Gasnitrieren im Vergleich zum Plasmanitrieren (Stand November)
Quelle: aktuelle Marktpreise Stand Nov. 2022
Beim Plasmanitrieren können die Prozesskosten im Vergleich zum Gasnitrieren um 270% reduziert werden. Und dies trotz Berücksichtigung, dass beim Gasnitrierprozess unter bestimmten Bedingungen höhere Chargendichten behandelt werden können.
Berechnungsgrundlage:
Bauteil: Anhängerkupplung
Hintergrund: Wurde zuvor im Gas nitriert und aus wirtschaftlichen Gründen auf Plasmanitrieren umgestellt
Prozessdauer: in Summe jeweils ca. 17h
Bauteile pro Prozess: PN: 500 Stk., GN: 900 Stk.
Anlagengröße: PN: 1000x1800mm, GN: 1100.1800mm
Energiekosten: € 0,15/kWh
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Der ökologische Verfahrensvergleich anhand der „Ökobilanz“
Ein Großteil der ökologischen Belastung im Produktionssektor entsteht durch die Strombelastung (also die eigentliche Stromerzeugung). Um die Stoff- und Energieströme von Produkten über ihren gesamten Lebenszyklus (Herstellung, Nutzung, Entsorgung) zu erfassen und deren mögliche Umwelteinwirkungen aufzuzeigen, wurde unter anderem die Methode der Ökobilanz entwickelt. Später entwickelte sich daraus die dazugehörigen ISO 14050 ff.
Im Rahmen einer Untersuchung wurde mit Hilfe der hier vorgestellten Ökobilanzierung, unter materialfluss- und ökologischer Sicht, der Vergleich zwischen Plasma- und Gasnitrieren hergestellt. Dabei wurden die untersuchten Verfahren und Anlagen sowie deren kumulierter Energieaufwand genauer betrachtet und die Unterschiede aufgezeigt.
Dafür mussten – innerhalb der Systemgrenzen – auch die Unterschiede der Produktionsschritte in den Anlagen sowie etwa die Bereitstellung von Energie, Prozessgasen und Kühlwasser aufgezeigt werden
Durch die vorliegende Studie wurde eine bedeutende Erkenntnis gewonnen: Rund 40 % der elektrischen Energie werden dazu benötigt, die Charge auf Nitriertemperatur zu bringen. Während des tatsächlichen Nitrierprozesses, trotz längerer Dauer, wird allerdings weniger Heizenergie benötigt, da das Plasma größtenteils die Heizleistung übernimmt. Während des Abkühlens wird die elektrische Energie hauptsächlich für die Kühlventilatoren benötigt.
Die Studie hat auch die Umweltauswirkungen von Strom- und Gaslieferungen sowie Wasseraufbereitung beleuchtet. Hier sticht die Strombereitstellung in beiden Fällen am meisten hervor. Dabei wird durch die Emissionen des Nitrierprozesses überwiegend eine photochemische Oxidation hervorgerufen. Zusätzlich ist ersichtlich, dass der Gasnitriervorgang durch den größeren Gasvolumenstrom und die Nachverbrennung der Prozessgase mehr Auswirkungen hat und somit umweltschädlicher ist als das entsprechende Plasmanitrieren.
Quelle: Ökologischer Verfahrensvergleich von Plasma- und Gasnitrieren von Stefan Leichtenmüller, Hubert Biedermann – Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften, Montanuniversität Leoben, Österreich
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