Je ziet tegenwoordig veel ‘duurzame casting’ rondslingeren, vaak op marketingmateriaal geplakt voor processen die, eerlijk gezegd, niet veel groener zijn dan dertig jaar geleden. Als het gaat om het gieten van gietijzeren onderdelen, is het antwoord niet eenvoudig ja of nee. Het is een ‘nou ja, het hangt ervan af waar je het mee vergelijkt en hoe je de winkel runt.’ Vanuit mijn standpunt, na jaren rond deze lijnen te hebben gewerkt, hangt de duurzaamheidsvraag af van een korrelig, praktisch evenwicht tussen materiaalefficiëntie, energieverbruik en wat er met al dat zand gebeurt nadat je het gietstuk eruit hebt geschud.
Het Shell-proces: waar de echte winsten (en pijnen) liggen
Het kernidee van het vormen van schalen is elegant: een dunne, geharde schaal van zand en hars vormt de vormholte in plaats van een massief, dicht zandblok. Je gebruikt meteen minder zand, veel minder. Voor een typisch grijs ijzeren klephuis dat we gebruiken, kan de schaalvorm 15 kg wegen, terwijl een vergelijkbare groene zandvorm 200 kg kan duwen. Dat is een directe materiaalreductie die substantieel aanvoelt op de vloer. Je verplaatst niet zoveel massa, wint niet zoveel terug en dumpt in theorie minder afval.
Maar hier is de eerste vangst: de hars. Het is een fenol-thermoharder. Om dat omhulsel te laten uitharden, bak je het op ongeveer 300°C. Dat is een energie-input die groen zand niet heeft, omdat het ‘koud’ wordt gebruikt. U heeft dus de bulkbehandeling van zand ingeruild voor gerichte thermische energie. Is dat een nettowinst? Op onze energiemeters leiden de consistentie en snelheid van het vormen van de schaal voor herhaalbare onderdelen met een hoog volume, zoals spruitstukken of pomphuizen, vaak tot een kortere totale oventijd per goed gietstuk. Minder afkeur betekent dat je geen goed ijzer opnieuw smelt, wat een enorme energieput is die vaak over het hoofd wordt gezien.
Het zand zelf wordt een probleemkind. Groen zand kan in eigen beheer vrijwel eindeloos worden gerecycled met water en bentoniet. Schelpenzand wordt bedekt met de gebruikte, uitgeharde hars. Je kunt het niet zomaar terug in de mixer gooien. We hebben geprobeerd het naar externe verwerkers te sturen voor thermische terugwinning, waar ze de hars verbranden. Het werkt, maar nu heb je transportuitstoot en nog een energierekening. Sommige winkels mengen een percentage teruggewonnen schelpenzand terug in nieuwe zandmengsels voor kernen of niet-kritieke mallen, maar het is een evenwichtsoefening: te veel en je oppervlakteafwerking lijdt eronder, wat leidt tot – je raadt het al – meer afval.
De inherente voorsprong van gietijzer en een praktische casus
Dit wordt over het hoofd gezien: te beginnen met gietijzer omdat uw basismateriaal een voorsprong op duurzaamheid is. Het smeltpunt is lager dan dat van staal, dus de initiële energie om het vloeibaar te maken is minder. Belangrijker nog is dat de schrootlus voor ijzer robuust is. Onze eigen opbrengsten – poorten, stijgbuizen, afgewezen gietstukken – gaan regelrecht terug in de lading en vormen vaak 50-60% van de smelt. Het is een gesloten lus binnen de fabrieksmuren. De lange levensduur van een goed gietijzeren onderdeel speelt ook een rol. Een uit de schaal gegoten ijzeren beugel voor zware machines kan langer meegaan dan de machine zelf. Duurzaamheid is een fundamentele duurzaamheidsmaatstaf die niet altijd in de spreadsheets voor koolstofberekeningen voorkomt.
Ik herinner me een project voor een leverancier van hydraulische componenten. Ze twijfelden tussen gegoten nodulair gietijzer en een laswerk van gefabriceerd staal. We hebben de cijfers niet alleen op basis van de eenheidskosten uitgevoerd, maar ook op basis van de geschatte levensduur. Door het gietstuk uit één stuk werden lasenergie, inspectiepunten en mogelijke breuknaden geëlimineerd. Het bijna-netvormige vermogen van het schaalproces betekende een minimale bewerkingsvoorraad. Ze gingen mee met de casting. Vijf jaar later is hun velduitvalpercentage voor dat onderdeel bijna nul. Dat is duurzaam in de meest reële zin: het kwam niet terug, het faalde niet, het had geen vervanging nodig. Dat is het argument dat je op de winkelvloer maakt, niet in een brochure.
Wij werken samen met een partner, Qingdao Qiangsenyuan Technologie Co., Ltd. (QSY), voor enkele complexe legeringsprojecten. Ze zijn al meer dan dertig jaar bezig met gieten en machinaal bewerken, en hun aanpak weerspiegelt deze praktische kijk. Voor hun schelpvormwerk aan gietijzer en roestvrijstalen componenten, ligt de nadruk op precisie om downstream bewerkingsafval te verminderen. Een perfect gevormde schaalholte betekent dat u een CNC-freesmachine niet een uur lang overtollig materiaal hoeft te verwijderen, alleen maar om een tolerantie te bereiken. Die stroomafwaartse energiebesparing is, vanuit het perspectief van hun bewerkingsdivisie, een cruciaal onderdeel van de totale milieukosten waar de gieterij alleen vaak niet voor wordt beloond.
De gruizige realiteit en mislukte experimenten
Het zijn niet allemaal schone winsten. De geur in een schelpengieterij is duidelijk: die geur van fenolhars. Ventilatie- en luchtbehandelingssystemen moeten van topklasse zijn, wat ook een energievreter is. Een paar jaar geleden hebben we geëxperimenteerd met een ‘groener’ biobased harsbindmiddel. De marketing was geweldig. Op de lijn was de schaalsterkte inconsistent, vooral bij vochtig weer. Tijdens de verwerking kregen we vaker schimmelscheuren, wat leidde tot een piek in schroot als gevolg van metaalpenetratie. We hebben de proef na twee maanden geschrapt en de kosten betaald. Duurzaamheid die de opbrengst in gevaar brengt, is een non-starter in een concurrerende markt; je gaat failliet. De les was dat de alternatieve chemie eerst de mechanische prestaties moet evenaren.
Een andere realiteit zijn de patroonkosten. Voor het vormen van schaaldelen heb je metalen patronen nodig, meestal ijzer of aluminium, die volgens een hoge standaard zijn bewerkt. Ze zijn duur. Als u werk met een laag volume en een hoge mix uitvoert, worden de milieukosten van het produceren van dat patroon mogelijk nooit afgeschreven over de kleine partij gietstukken. Het proces wordt pas echt ‘duurzaam’ in een holistische visie als je grote volumes of zeer lange productiecycli volgens hetzelfde patroon draait. Anders ben je beter af met een flexibeler proces, ook al is dat per stuk minder efficiënt.
Dus, is het duurzaam? Het oordeel op de werkvloer
Na dit alles is mijn mening dit: schaalgieten voor gietijzeren onderdelen kan een duurzamere route zijn in vergelijking met veel andere gietmethoden, als – en dat is een grote als – uw bedrijf ervoor is geoptimaliseerd. Als u grote hoeveelheden vergelijkbare onderdelen giet, uw zandwinning effectief beheert (zelfs als deze buiten de locatie plaatsvindt) en de maatnauwkeurigheid benut om het bewerkingsafval terug te dringen, dan bent u inderdaad op de goede weg. De materiaalefficiëntie in de vormfase is reëel en aanzienlijk.
Maar als je een kleine werkplaats bent die een granaatlijn inzet voor korte runs, te maken heeft met slecht zandbeheer en de strijd aangaat met afvalpercentages, verdampt elk milieuvoordeel snel. De duurzaamheid zit niet in de procesnaam; het zit hem in de manier waarop je het uitvoert. Het zit in de smeltlading vol intern rendement, in de goed onderhouden patronen die tientallen jaren meegaan, en in de ontwerpingenieur die met u samenwerkt om het onderdeel gietbaar te maken, niet alleen bewerkbaar.
Uiteindelijk is het voor ons een hulpmiddel. Een schaalvorm is een fantastisch hulpmiddel voor bepaalde klussen, en als het op de juiste manier wordt gebruikt, doet het minder kwaad voor dezelfde output. Dat is ongeveer de eerlijkste definitie van industriële duurzaamheid die je kunt krijgen van iemand met harsstof op zijn laarzen. Het is geen revolutie; het is een zorgvuldige, soms rommelige, evolutie van de praktijk. En dat is het echte werk.
