Det kræver meget energi at gensmelte den metal, der er i overskud, når man har støbt komponenter i en sandform. Men ved at strømline indløbssystemerne til støbning er det muligt at reducere den mængde metal, der skal smeltes per form væsentligt. Disa, der leverer maskiner til sandformsstøbning, har udviklet en metode, hvor en reduktion af smeltebehovet med 10 procent er realistisk.

»Det er udelukkende ud fra en beregning af, hvor meget man kan spare på gensmeltning af metal. Men man kan spare yderligere, fordi der er en række andre fordele ved metoden,« siger applikationsingeniør Søren Skov-Hansen, som har udviklet metoden i sit ph.d.-projekt på DTU.

De øvrige fordele kommer vi tilbage til.

Disa leverer maskiner til støbning af alt fra nøgler og støbejernsgryder til brændeovne og pyntegenstande. En af de største kunder er bilindustrien, og 80 procent af alle bremseskiver er støbt i en Disamatic, som Disas maskine hedder.

Maskinerne er til masseproduktion, og en maskine, der for eksempel spytter bremseskiver ud, producerer typisk 510 forme i timen med to skiver på hver.

Den ny metode, som Disa er ved at udbrede budskabet om igennem undervisning, handler simpelthen om at dimensionere selve indløbet på en ny måde. Ved at lade faldet snævre ind i den retning, strålen falder, bevares friktionen, og metallet løber langsommere, sådan som det helst skal. På den måde fyldes formen mere jævnt, og det giver en pænere overflade på og en bedre kvalitet af emnet.

Ved at skifte de vinkelrette knæk i indløbet ud med rundede hjørner spares endnu mere materiale og materialet flyder ligeledes bedre.

»Modelmagerne vil gerne have, at det er nemt, og den nye form giver lidt mere arbejde, så den største udfordring ved at få spredt kendskabet bliver at overbevise modelmagerne om, at det kan betale sig,« siger Søren Skov-Hansen.

Men mon ikke de bliver overbevist, når de ser den beregning, han har foretaget baseret på en enkelt Disamatic, som producerer 400 forme i timen i et støberi med treholdsskift og 240 arbejdsdage. I regnestykket er udgangspunktet, at man sparer 1,1 kg jern i hver form ved at anvende hans design. På et år kan virksomheden med sådan en maskine spare 304.128 euro - knap 2,3 millioner kroner - på elregningen.

En af de virksomheder, der anvender Disamatic til daglig, er jernstøberiet Dania i Aars. Kontrolchef Per Lysdahl har været involveret i udviklingen af Søren Skov-Hansens metode med rådgivning og ved at lægge maskiner til forsøg.

I forsøget på Dania nåede man op på en 20 procents besparelse på energien, men kontrolchefen regner ikke med at nå så langt op hver gang.

»Vi kan ikke spare lige meget energi på alle emner. Nogle vil vi spare 10 procent på, andre 15,« siger han.

Indtil videre har Dania kun implementeret den ny metode delvist.

»Vi har rygende travlt i øjeblikket, så vi har kun haft tid til at anvende den ny metode på nye opgaver,« siger Per Lysdahl, der allerede kan se, at metoden også er en stor fordel i forhold til den mængde af gods, der anvendes.

»Overfladen på emnerne bliver langt bedre, så vi kan nøjes med at kassere to procent, hvor vi plejer at kassere fem procent,« siger han.

»Det betyder også, at vores kapacitet forøges og at det bliver billigere for kunderne, fordi vi bruger en mindre mængde gods. Samlet gør det os mere konkurrencedygtige,« siger Per Lysdahl.

Der smeltes cirka 13 megaton støbejern årligt i Europa og typisk bruges der 1.194 kWh til at smelte 1 kg jern. Hvis dette forbrug reduceres med 10 procent, kan der årligt spares 30 TWh.

Foruden en direkte besparelse på den mængde metal, der skal smeltes, har projektet vist, at det er muligt at opnå en række andre besparelser. Blandt andet er det muligt at støbe en række emner ved en smeltetemperatur, der er op til 100 °C lavere end den temperatur, man normalt støber ved. Det giver en direkte energibesparelse, og desuden betyder det, at ovne og værktøj slides mindre, samt at behovet for køling og ventilation reduceres.

Ved at anvende den ny metode gør det i visse tilfælde efterfølgende varmebehandling af emnerne overflødig, fordi metallet har fordelt sig mere jævnt i formen, så overfladen er blevet pænere.

Normalt køber Disas kunder en til to modelsæt hos Disa, men de har måske flere tusinde selv, som de helst skal ændre, for at det virkelig batter. Derfor er Søren Skov-Hansen i samarbejde med partnerne fra projektet 'Reduceret energiforbrug til smeltning i støberier' ved at stable pilotprojekter på benene for at komme ud at undervise kunderne i den nye formmodel.

I det ny, strømlinede design af indløbssystemet til højre kan man se, hvordan indløbet er optimeret, så mængden af den metal, der skal smeltes er reduceret fra 5,6 kg til 4,5 kg.

Ved traditionel fyldning af en sandstøbeform løber det smeltede metal først ind i en efterføder og derefter videre ind i selve formen, hvor det nærmest sprøjter ud. På den måde tilflyder metallet ujævnt i formen, og metallets struktur bliver mere ujævn og skal varmebehandles.

I den strømlinede udgave Løber metallet direkte fra indløbet op i formen på en mere jævn måde, som betyder, at selve emnet får en pænere overflade og en mere jævn struktur, som ikke skal varmebehandles efterfølgende. Den mere jævne fyldning og en lille designændring betyder også, at de to efterfødere kan dimensioneres ned, hvilket igen sparer materiale. Desuden er det muligt at sænke støbetemperaturen fra 1400 ºC til 1300 ºC, hvilket selvsagt betyder yderligere energibesparelser.

I projektet 'Reduceret energiforbrug til smeltning i støberier' er det forskningsmæssige arbejde udført i form af et ph.d.-projekt, der er gennemført på DTU i samarbejde med danske støberier (Dania og Frese Metal- og Stålstøberi) og leverandører af støberimaskiner (Disa)

Projektet blev støttet af Dansk Energis program for forskning og udvikling i effektiv energianvendelse, Elforsk, med 1,92 mio. kr.
Projektets totale finansiering lød på 2,85 mio. kr.

Projektet vandt Elforskprisen 2008

Projektets varighed: 2004-2007