Energieeffizienz wird in der Industrie meist als Frage der Antriebe, Druckluftanlagen oder Wärmerückgewinnung diskutiert. Der Schraubprozess taucht in dieser Debatte selten auf. Dabei steckt in jedem nachgearbeiteten oder ausgeschleusten Bauteil bereits verbrauchte Energie - für Material, Bearbeitung, Transport, Klimatisierung der Halle und den Betrieb der Maschinen. Wer Ausschuss und Nacharbeit reduziert, spart Energie, ohne eine einzige Anlage umzurüsten.
Das Einsparpotenzial der Industrie - und wo es wirklich liegt
Laut einer Kurzstudie der Hochschule Niederrhein im Auftrag der Deutschen Umwelthilfe, des Umweltinstituts München und von Bellona liegt das wirtschaftliche Energieeinsparpotenzial in der deutschen Industrie bei rund 40 Prozent des Endenergiebedarfs. Das entspricht einem finanziellen Einsparpotenzial von [1]. Die Studie betont dabei ausdrücklich, dass die dafür nötigen Technologien bereits standardmäßig verfügbar sind - es braucht keine Produktionseinschränkungen.
Die Diskussion konzentriert sich häufig auf Prozesswärme, Motoren und Druckluft. Das ist berechtigt: Diese Bereiche machen den Löwenanteil des industriellen Energieverbrauchs aus. Doch [2] liegt in der Prozessqualität selbst. Jede Einheit, die den Fertigungsprozess nicht beim ersten Durchlauf korrekt durchläuft, bindet Energie, die bereits aufgewendet wurde - und erzwingt weiteren Verbrauch durch Nacharbeit oder Entsorgung.
Energie steckt nicht nur im laufenden Betrieb einer Anlage. Sie steckt auch in jedem Bauteil, das bereits bearbeitet, transportiert und montiert wurde. Ausschuss und Nacharbeit vernichten diese gebundene Energie – ohne jeden Gegenwert.
Jeder Fehler wird teurer, je später er entdeckt wird
Mit jeder Fertigungsstufe, in der ein Fehler später entdeckt wird, steigen die Kosten um das Zehnfache. Das ist kein theoretischer Wert, sondern eine in der Praxis der Serienfertigung gut belegte Faustregel - [3] beschreibt diesen Zusammenhang im Kontext der Schraubmontage. Ein Fehler, der an der Montagelinie erkannt wird, kostet einen Bruchteil dessen, was ein Rückruf nach der Auslieferung verursacht.
Für die Energiebilanz bedeutet das: Je weiter ein fehlerhaftes Bauteil im Prozess fortgeschritten ist, desto mehr Energie wurde bereits investiert - und desto mehr Energie wird für die Nacharbeit oder Entsorgung zusätzlich benötigt. Nacharbeit führt dazu, dass vermeintlicher Ausschuss "vergoldet" wird: Schlechtteile werden durch erneuten Ressourceneinsatz zu Gutteilen transformiert. Dieser Mechanismus ist [4] gut dokumentiert.
Eine Senkung der Ausschussquote um nur einen Prozentpunkt kann in einem mittelständischen Fertigungsbetrieb bereits jährliche Einsparungen im sechsstelligen Bereich bedeuten. Das gilt für Material- und Lohnkosten - und analog für den damit verbundenen Energieverbrauch. ([5])
Der Schraubprozess als unterschätzter Qualitätshebel
Schraubverbindungen sind das am häufigsten eingesetzte lösbare Fügeverfahren in der Industrie. [6] stellt fest: Bei Schraubprozessen unter Serienbedingungen können viele Einflüsse dazu führen, dass die Montage nicht prozesssicher erfolgt. Reibwerte, Setzverhalten, Werkzeugzustand, Bauteilgeometrie und Bedienerfehler wirken alle gleichzeitig auf das Ergebnis ein.
Die Konsequenzen fehlerhafter Schraubverbindungen sind erheblich: Lose oder falsch angezogene Verbindungen zählen in der Serienfertigung zu den häufigen Ursachen für Garantiefälle und Rückrufe - mit entsprechenden Kosten für Reparatur und Logistik. Das sind nicht nur Kosten, sondern auch Energie- und Ressourcenaufwände, die vollständig vermeidbar wären.
Die Ursachen liegen oft nicht im Bauteil selbst, sondern im Werkzeug und im Prozess. [8] beschreibt es treffend: Eine Schraubaufgabe lässt sich nur dann prozesssicher ausführen, wenn mit hochgenauen Schraubwerkzeugen gearbeitet wird und der Schrauber optimal zur Anwendung passt. Die Wahl des falschen Werkzeugs für eine Anwendung ist eine der häufigsten Ursachen für mangelhafte Verschraubungen - und damit für Nacharbeit.
Prozesssicherheit messen, bevor Ausschuss entsteht
Die Norm VDI/VDE 2645 Blatt 3 beschreibt erstmalig ein standardisiertes Verfahren für [6]. Ziel ist die Bewertung und Dokumentation der Qualitätsfähigkeit eines Schraubprozesses unter realen Serienbedingungen. Wer seinen Prozess kennt, kann gezielt eingreifen - bevor fehlerhafte Teile entstehen.
Genau hier setzt das Q-CHECK® QS- und Audit-Werkzeug von GWK an. Es ist speziell für Weiterdrehmomentmessungen zur Prozessfähigkeitsuntersuchung nach VDI/VDE 2645-3 entwickelt worden. Mit einem Messbereich von 3 bis 1000 Nm deckt es ein breites Spektrum industrieller Schraubanwendungen ab. Die Ergebnisse werden lückenlos dokumentiert und stehen für Audits und Qualitätsnachweise zur Verfügung.
Das QUANTEC MCS® Analysewerkzeug mit festpunktloser Drehwinkelmessung geht noch einen Schritt weiter: Es ermöglicht die vollständige Analyse von Schraubverbindungen in Entwicklung und Qualitätssicherung. Die Drehmoment-Drehwinkel-Kurve zeigt, ob eine Verbindung tatsächlich die geforderte Vorspannkraft erreicht hat - nicht nur, ob ein Drehmomentwert eingehalten wurde. Das ist der Unterschied zwischen einer Messung, die Sicherheit suggeriert, und einer, die sie tatsächlich nachweist.
Von der Messung zur Prozessverbesserung: ein strukturierter Weg
Prozesssicherheit im Schrauben ist kein einmaliges Projekt, sondern ein kontinuierlicher Regelkreis. Die folgende Struktur hat sich in der Praxis bewährt:
Alle Schraubstellen nach VDI/VDE 2862 in Kategorien A (sicherheitskritisch), B (funktionskritisch) und C (unkritisch) einteilen. Nur so lässt sich der Prüfaufwand gezielt steuern.
Maschinenfähigkeitsuntersuchung nach VDI/VDE 2645-2 durchführen. Nur geeignete Werkzeuge liefern reproduzierbare Ergebnisse. Regelmäßige DAkkS-akkreditierte Kalibrierung sichert die Messgenauigkeit.
Prozessfähigkeitsuntersuchung nach VDI/VDE 2645-3 mit dem Q-CHECK® Werkzeug durchführen. Weiterdrehmomentmessungen zeigen, ob der Schraubprozess unter Serienbedingungen stabil und fähig ist.
Drehmoment-Drehwinkel-Kurven mit dem QUANTEC MCS® Analysewerkzeug auswerten. Auffälligkeiten wie Setzverluste, Reibwertstreuungen oder Werkzeugdrift werden sichtbar, bevor sie zu Ausschuss führen.
Messdaten mit QuanLab Pro® oder EasyWin® archivieren. Lückenlose Dokumentation ist Grundlage für Audits, Rückverfolgbarkeit und kontinuierliche Verbesserung.
Modulare Werkzeuge reduzieren auch den Ressourcenverbrauch im Betrieb
Energieeffizienz in der Montage endet nicht bei der Ausschussquote. Auch der Ressourcenverbrauch der Werkzeuge selbst spielt eine Rolle. Das OPERATOR® Produktionswerkzeug von GWK ist mit einem modularen Wechselvierkant-System ausgestattet: Einzelne Komponenten lassen sich separat tauschen, ohne das gesamte Werkzeug ersetzen zu müssen. Das reduziert Servicekosten und Materialverbrauch über den gesamten Lebenszyklus.
Für Unternehmen, die Werkzeuge nur temporär benötigen - etwa für Sonderprojekte, Prototypenbauphasen oder Kapazitätsspitzen - bietet GWK mit ToolRent® ein Mietmodell für kalibrierte Geräte. Wochen-, Monats- oder Jahresmiete, weltweiter Versand: Das vermeidet Investitionen in Werkzeuge, die nur selten genutzt werden, und hält die Ressourcenbindung gering.
Fazit: Prozesssicherheit ist Ressourceneffizienz
Die Verbindung zwischen Schraubprozess und Energieeffizienz ist keine Marketingkonstruktion. Sie folgt einer einfachen Logik: Jedes Bauteil, das die Fertigung fehlerfrei durchläuft, spart die Energie, die für Nacharbeit oder Entsorgung aufgewendet werden müsste. Jede Schraubverbindung, die beim ersten Versuch sitzt, vermeidet einen Kreislauf aus Prüfen, Lösen, Nachziehen und erneuter Dokumentation.
Das ausgewiesene Einsparpotenzial von [2] wird nicht allein durch neue Antriebe oder Wärmetauscher gehoben. Ein Teil davon liegt in der Prozessqualität - und damit in der Frage, wie zuverlässig jede einzelne Schraubverbindung in der Linie sitzt.
Präzise Messtechnik, normkonforme Prozessfähigkeitsuntersuchungen und dokumentierte Qualitätsnachweise sind keine Zusatzkosten. Sie sind der Mechanismus, mit dem Ausschuss, Nacharbeit und die darin gebundene Energie systematisch reduziert werden. Accuracy by GWK.
