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Stahlverarbeitung

Optimierung des Zuschnitts von Stahlstangen

Stahlhändler liefern meist individuell zugeschnittene Stahlstangen an ihre Kunden. Bei der Längenanpassung entsteht eine Menge Schrott. Eine neu entwickelte Software soll nun dabei unterstützen, die Materialausnutzung zu optimieren.

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Stahlabnehmer bestellen in der Regel Fixmaße, das heißt individuelle Zuschnitte von Stahlprofilen und anderem Stangenmaterial. Die Händler stehen damit vor der Herausforderung, materialeffizient mit ihren Beständen zu arbeiten.
Stahlabnehmer bestellen in der Regel Fixmaße, das heißt individuelle Zuschnitte von Stahlprofilen und anderem Stangenmaterial. Die Händler stehen damit vor der Herausforderung, materialeffizient mit ihren Beständen zu arbeiten.
(Bild: © Kybele - stock.adobe.com)

Im Register der europäischen Stähle sind über 2400 Stahlsorten gelistet. Genauso vielfältig sind die Anwendungsgebiete des Werkstoffes. Vom Stahlbeton über den Flug- und Fahrzeugbau bis hin zum Küchenmesser: Laut dem Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI werden jährlich weltweit über 1 Mrd. t der Eisen-Kunststoff-Legierung produziert und verarbeitet. Diese werden von Händlern wiederum an stahlverarbeitende Unternehmen vertrieben, die in der Regel individuell zugeschnittene Stangen ordern, um damit ihre Produkte herzustellen.

Effizientere Materialausnutzung

Bei der Längenanpassung standardisierter Stahlstangen jedoch entsteht eine Menge Schrott. Stahlhändler stehen somit vor der Herausforderung, den Wünschen der Abnehmer zu entsprechen und gleichzeitig mit ihren Lagerbeständen materialeffizient zu arbeiten. Das Fraunhofer-SCAI hat nun eine Software entwickelt, die genau diese Problematik adressiert: Mit dem sogenannten Autobarsizer soll es möglich werden, den anfallenden Schrott zu minimieren, die Materialausnutzung zu optimieren und die Kosten für die Stahlhändler zu senken.

„Unsere Software errechnet Schnittpläne, die auf den Daten des Lagers, also sowohl den dort vorhandenen neuen Stangen mit Standardlänge als auch den unterschiedlich langen Restbeständen beruhen“, erklärt Thomas Weyd vom Fraunhofer-SCAI die Funktion des Autobarsizers. Die Software ermittle demnach, wo und wie Schnitte gesetzt werden müssen, damit aus dem Lagerbestand möglichst viele verwendbare Stangen geschnitten werden können.

Gehrungsschnitte als Herausforderung

„Vor allem Gehrungsschnitte sind eine echte Herausforderung: Bei einem geraden Schnitt ist das Ganze in erster Linie eine Frage der Anordnung. Beim Gehrungsschnitt sind einige zusätzliche Parameter zu beachten“, fährt Weyd fort. So müssten zum Beispiel Abstände bei inkompatiblen Winkeln einberechnet werden genauso wie die Möglichkeit, die Stange zu drehen, die Winkel zu tauschen oder zu spiegeln. Die Software soll all diese Faktoren mathematisch abbilden können und zudem effiziente Lösungen vorschlagen. Weyd zeigt auf: „In einem Pilotprojekt konnten wir die Materialausnutzung bereits um 7 % erhöhen und den Restlagerbestand um 25 % reduzieren. Ein Beispiel: Bei einem Stahlpreis von 500 Euro pro Tonne und einem Verarbeitungsvolumen von 50 t am Tag kann man bei einer Verbesserung um nur 1 % bereits 5000 Euro im Monat sparen.“

Software flexibel auf Gegebenheiten anpassbar

Die Software ist nach Angaben ihrer Entwickler individuell an die jeweiligen Gegebenheiten anpassbar: Es lassen sich demnach Parameter wie Maschineneigenschaften einstellen, aber auch festlegen, ab wann ein Schnittrest weiterverwendet oder verschrottet werden soll. Basierend auf diesen Faktoren sollen dann verschiedene Schnittpläne mit unterschiedlichen Schwerpunkten erstellt werden können: beispielsweise einer, bei dem möglichst wenig Schrott anfällt und einer, bei dem möglichst viele Restbestände aufgebraucht werden. Der Händler kann wahlweise materialsparend arbeiten, das Restelager optimieren oder eine Kombination aus beiden Varianten wählen.

Mit dem Autobarsizer glauben die Forscher verschiedene Fragestellungen gelöst zu haben, die bei der Planung in Walzwerken und bei Stahlhändlern, aber ebenso in der holzverarbeitenden Industrie sowie bei Herstellern und Verarbeitern von Leisten aller Art auftreten.

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