Pulverbeschichtung: Neuer Atlas-Copco-Kompressor erfolgreich im Feldtest

Alles aus einer Hand – so lautet das Credo der Josef Höfer, die an drei Standorten in Deutschland fertigt. Das Traditionsunternehmen bietet mit seiner Tochter HMT ein umfangreiches Portfolio rund um die Metallverarbeitung und Oberflächenbehandlung an: vom Gießen und Pressen über das Abkanten der Strangpressteile bis hin zur Eloxierung und Pulverbeschichtung fertiger Produkte. „Für die Architektur- und Baubranche, aber auch die Automobilindustrie, fertigen wir nach individuellen Anforderungen“, erklärt Joachim Flieher, technischer Leiter des Werks in Urmitz.

Pulverbeschichtungsanlagen als größte Druckluftverbraucher

„Alles aus einer Hand“ gilt bei Höfer auch in der Druckluftversorgung. Die organisiert seit 1994 die Druckluft-Industrie-Service Keul aus Neuwied. Thomas Keul hat das Werk in Urmitz sukzessive mit Kompressoren von Atlas Copco ausgestattet und hält die Maschinen regelmäßig instand. Die größten Druckluftverbraucher sind die Pulverkabinen, in denen die Farbe über Spritzdüsen auf die Profile oder Rahmen aufgetragen wird. Diese wurden bis vor kurzem von zwei öleingespritzten GA-Kompressoren mit 37 und 90 kW Nennleistung über eine Ringleitung versorgt. Dabei ist der drehzahlgeregelte Schraubenkompressor, ein GA 90 VSD, schon über 20 Jahre alt. „Bei seiner Anschaffung entsprach er dem neuesten Stand der Technik“, blickt Thomas Keul zurück. Mit der Seriennummer 125 gehört der GA 90 zu den ersten VSD-Maschinen überhaupt. „Inzwischen hat sich die Technik aber weiterentwickelt.“

Nach einer Messung des Druckluftverbrauchs 2016 und einer anschließenden Bedarfssimulation empfahl Thomas Keul die Anschaffung einer Maschine neuerer Technologie, um effizienter Druckluft erzeugen zu können. Außerdem stand allmählich eine aufwendige Generalüberholung der alten Maschine an, die eine größere Investition bedeutet hätte.

Vorführkompressor für monatelangen kostenlosen Test

Zu dem Zeitpunkt berichtete ihm ein Atlas-Copco-Berater von der Möglichkeit, seinem Kunden einen Vorführkompressor der allerneuesten Generation anbieten zu können: einen drehzahlgeregelten GA 75 VSD+ FF. Dieser Maschinentyp wurde erst einige Monate später am Markt eingeführt; die ersten Prototypen waren aber schon produziert worden. „Für Feldtests unter realen Bedingungen suchen wir regelmäßig Kunden, deren Kompressoren idealerweise rund um die Uhr laufen, damit wir möglichst viele Betriebsdaten sammeln und aus den Erfahrungen mit unseren neuen Maschinen lernen können“, erklärt Atlas Copcos Produktmanager Helmut Bacht. Thomas Keul schlug dem Metallveredler daher vor, den neuen öleingespritzten Schraubenkompressor unverbindlich und kostenlos über mindestens ein Dreivierteljahr zu testen. Das Unternehmen ließ sich auf den Test ein und erhielt eine von zehn Maschinen, die Atlas Copco in der Vorserie produzierte.

Integrierte Permanentmagnetmotoren und neuartige Verdichtungselemente

„Die neuen GA-VSD+-Kompressoren haben spezielle integrierte Permanentmagnetmotoren, neuartige Verdichtungselemente und einen Einlasswächter“, beschreibt Bacht den Kompressor. „Die neuen Konstruktionsmerkmale steigern die Effizienz erheblich, auch im Vergleich zu den Drehzahlregelungen der ersten Generation.“ Für das Urmitzer Werk bedeutet das, dass der neue Kompressor mit einer um 17 Prozent geringeren Nennleistung sogar mehr Luft herausholen kann als die alte GA-Maschine, die auch schon drehzahlgeregelt ist: Während der Vorgänger mit 90 kW Nennleistung bis zu 15 m3 Luft pro Minute erzeugt, kommt der neue Kompressor mit 75 kW in 60 Sekunden auf bis zu 16 m3. „Das ist in Summe also ein Effizienzgewinn von über einem Viertel“, rechnet Helmut Bacht. „Noch gewaltiger ist der Unterschied natürlich gegenüber einer schlecht ausgelasteten Volllast-Leerlauf-Lösung. Hier können Anwender mit der neuen Technologie sogar bis zu 50 Prozent der Energie einsparen.“

Schmales Druckband trotz hoher Bedarfsschwankungen

„Außerdem konnten wir den Druck aufgrund der neuen VSD+-Technologie auf etwa 7,1 bar senken, und das Druckband schwankt nur noch um etwa 0,1 bar“, ergänzt Thomas Keul. „Mit dem alten GA 90 VSD lag die Schwankungsbreite bei 0,3 bis 0,4 bar, was allerdings auch schon nicht so schlecht war.“ Denn auch die alte Drehzahlregelung sowie einige Druckluftbehälter hätten das Netz weitgehend beruhigt.

Während der GA 90 VSD nachts abgeschaltet wurde, läuft der GA 75 VSD+ fast rund um die Uhr. „Mittlerweile produzieren wir täglich zwischen 4 und 23 Uhr, da die Projekte aus der Automobilindustrie stetig zunehmen“, erklärt Flieher. Wobei sich der Druckluftverbrauch und damit die Auslastung des Kompressors vor allem danach richte, wie viele der vier Pulverkabinen jeweils in Betrieb seien. Diese würden für den Automotive-Sektor kaum benötigt. „Sitzquerstützen zum Beispiel werden nur eloxiert, weil sie ja noch bepolstert werden. Bilderrahmen dagegen sind Schmuckelemente und werden pulverbeschichtet“, sagt der Betriebsleiter.

„Der Druckluftverbrauch schwankt hier am Standort zwischen etwa 45 und 350 Litern pro Sekunde“, sagt Thomas Keul nach einem Blick in die Urmitzer Kennzahlen, die auf seinem Server auflaufen und die er auf seinem Handy ablesen kann. „Ich schaue regelmäßig in alle Anlagen meiner Kunden“, betont er. „Und über die Atlas‐Copco‐Software Smartlink kann ich einige Trends erkennen, die die Kunden selbst nicht sehen, und frühzeitig eingreifen.“ Das könnten zum Beispiel gehäufte Temperaturwarnungen sein, die auf Verschmutzungen der Kühler hindeuten könnten.

Perfekte Abstimmung der Kompressoren trotz verschiedener Standorte

Der zweite Kompressor, ein GA 37+, schaltet sich bei dem aktuellen Verbrauch nur zu Spitzenzeiten zu. Er steht in der Nähe der vertikalen Pulverbeschichtungsanlage: Durch diese laufen die bis über 7 m langen Profile hochkant aufgehängt hindurch statt horizontal. Das spart sehr viel Platz, eignet sich aber nicht für jedes Produkt. Der neue Kompressor wiederum wurde in einem Raum neben der horizontalen Beschichtungsanlage installiert, in dem auch der alte GA 90 VSD noch für Notfälle angeschlossen ist. Damit speisen die Kompressoren von verschiedenen Stellen ins Netz ein. Trotzdem funktioniert die Abstimmung über eine einfache Schaltung perfekt.

Durch den in den Testkompressor ab Werk eingebauten Kältetrockner (Version FF) hat die erzeugte Luft einen Drucktaupunkt von 3 °C. Ein Teilstrom wird abgezweigt und zusätzlich durch einen Adsorptionstrockner des Typs CD 250 – ebenfalls von Atlas Copco – geleitet. „Das Pulver wirkt stark hygroskopisch, so dass für die pneumatische Förderung ein Drucktaupunkt von minus 40 Grad Celsius erforderlich ist“, erklärt Joachim Flieher. Fein- und Feinstfilter reduzieren den Restölgehalt auf unter 0,01 mg pro Kubikmeter Druckluft. „Das ist notwendig, weil das Pulver auch verklumpt, wenn es mit Öl in Verbindung kommt“, sagt Flieher. „Zudem werden die Metallteile vor der Pulverbeschichtung chemisch behandelt, um Öl zu entfernen und die Poren für den Pulverlack zu öffnen.“

Neuer Kompressor spart etwa 6.700 Euro an Stromkosten pro Jahr

Das Unternehmen ist mit der Leistung des neuen Atlas-Copco-Kompressors bisher rundum zufrieden: Bei etwa 5000 Betriebsstunden im Jahr spart man in Urmitz um die 6.700 Euro an Stromkosten. Als weitere Vorteile nennt Joachim Flieher die hohe Zuverlässigkeit der Maschinen sowie die schmale und hohe Bauweise, durch die die VSD+-Kompressoren mit deutlich weniger Stellfläche auskommen als ihre Vorgänger. Trotz etwas mehr Platzbedarf durch den eingebauten Kältetrockner passen jetzt beide Kompressoren – der alte GA 90 VSD und der neue GA 75 VSD+ FF – zusammen gerade noch in den hierfür vorgesehenen, sehr engen Maschinenraum. Auch Druckluftexperte Keul ist von der VSD+-Technologie überzeugt: „Die neue Baureihe von Atlas Copco stellt einerseits die Energieeffizienz in den Fokus, andererseits ergeben sich auch für Wartung und Lebensdauer Vorteile“, sagt er. So verbaue Atlas Copco in den neuen VSD+-Maschinen erstmals regulär seinen Neos-Umrichter, ein selbst entwickeltes Produkt, das perfekt auf die eigenen Kompressoren abgestimmt sei, statt eines Fremdprodukts. Damit könne der Essener Hersteller eine noch längere Ersatzteileversorgung gewährleisten.

Übernahme zu attraktivem Preis

Von der zwölfmonatigen Testphase profitieren übrigens alle drei Unternehmen: die Josef Höfer, weil sie während dieser Zeit keinen Cent für den neuen Kompressor zahlte, dafür aber viel Energie sparte und die Maschine – die ja bereits fertig installiert ist – am Ende nun zu einem attraktiven Preis übernehmen konnte. Der Kompressorenhändler Keul, weil er seinen Kunden bestens beraten hat und ihm ein gutes Angebot unterbreiten konnte. Und Atlas Copco zieht aus den Betriebsdaten wertvolle Erfahrungen für die Weiterentwicklung der GA-Baureihe und die Serienfertigung.

Autorin: Ulrike Preuß, Journalistin in Hennef

Bild: Bei Josef Höfer in Urmitz steht einer der ersten Vorserien-Kompressoren aus der VSD+-Baureihe mit 75 kW. Der kompakte GA 75 VSD+ FF passte so gerade noch in das Maschinenhaus - neben seinen über 20 Jahre alten Bruder, einen GA 90 VSD (im Hintergrund). (Foto: Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik)