I Södertälje står Scanias nya gjuteri klart. Tydliga och genomarbetade kravställningar på energi och hållbarhet gör att anläggningens hållbarhetsprestanda inte överträffas av något annat sandgjuteri.
Scanias befintliga gjuteri togs i drift 1914 och har sedan dess byggts om och moderniserats. En förstudie inleddes om att uppföra ett helt nytt gjuteri då produkterna som gjuts är av strategisk karaktär samtidigt som begränsningar finns i det numera kallade ”Classic Foundry”.
– Jag kom från forskningsinstitutet Swerea (nuvarande RISE) och började på Scania 2017 och under diskussioner med bland annat dåvarande teknikchefen, frågade vi oss om det skulle vara möjligt att bygga ett gjuteri som använder 100 procent förnybar energi, har 50 procent ökat energiutnyttjande i jämförelse med befintligt gjuteri och har noll utsläpp av koldioxid, berättar Anders Svensson, energi- och utvecklingsingenjör hos Scania.
Idén togs emot väl av företagets ledning och rimmade helt med Scanias strategi. I december 2017 togs investeringsbeslutet. Det visade sig att företagets befintliga rutin för investeringsprocesser behövde förbättras för att säkerställa att projektets hållbarhetsmål skulle uppnås. Nya arbetssätt krävdes för att jobba fram nya tekniska lösningar, det vill säga att vara innovativ. Detta parallellt med att ett Greenfield-projekt skulle upphandlas och genomföras. I det nya arbetssättet användes bland annat LCCA, energiflödesanalyser och kartläggning av resursflöden som en naturlig del av arbetet för att utveckla kravspecifikationer gentemot leverantörer.
Gjuteriprojektet har inte bara lett fram till ett gjuteri med världsunika lösningar, utan också till att den generiska investeringsprocessen har reviderats för att klara det arbetssätt som krävs både idag och framgent.
Förnybar el
Att som övriga gjuterier i världen använda gasapplikationer för bland annat skänkförvärmning var inte en lösning som skulle klara de högt ställda hållbarhetsmålen.
– En elektrifiering behövdes av all utrustning som i normala fall drivs av gas. Processutrustningen kommer att drivas av 100 procent förnybar el, berättar Anders Svensson.
Helt nytt blir också återvinning av sanden som används för att tillverka kärnorna i kärnmakeriet. Sand är en ändlig resurs och Scania ser nu till att 70 procent av sanden återvinns, vilket är 55000 ton per år.
Gjuteriet har också en långt driven återanvändning av värme. Ett talande exempel är den restvärme som uppstår vid kylning av ugnskropparna. Traditionellt leds denna till kyltorn och kyls bort. I nya gjuteriet utvinns i stället värmeenergi ur detta kylvattenflöde som nyttjas av lokaler både i gjuteriet och kringliggande byggnader. Ur frånluften utvinns värme som används för att värma tilluften. Värmeöverskott från processen och lokalerna tas därmed tillvara. För att allt detta ska fungera krävs ett samspel mellan automationssystemet för processen och automationen för fastigheten, vilket var en stor utmaning för projektörerna.
– Våra högt ställda ambitioner och tekniska lösningar har inspirerat våra leverantörer att höja sin nivå i arbetet med energieffektivitet, vilket säkert gagnar gjuteriindustrin framöver, säger Mikael Lindén, projektledare för nya gjuteriet.
Mycket högre kapacitet
Nya gjuteriet har uppförts på en helt ny plats cirka en kilometer från Södertälje centrum. För att klara kraftförsörjningen har en ny högspänningsstation uppförts.
Gjuteriet har en kapacitet för 90000 ton smälta per år, tre gånger högre än i det gamla. De fyra ugnarna klarar 32 ton per timme. Den nya kapaciteten tillgodoser behovet för Scanias anläggningar i Europa.
Bemanningen blir däremot av samma storleksordning som tidigare, lite drygt 200 personer. Av detta förstår man att automationsgraden är hög. I nya gjuteriet finns drygt 90 energieffektiva robotar, i det gamla mindre än en tredjedel av detta antal.
Under projekteringen har det givetvis varit en balanskonst att välja mellan traditionella tekniska lösningar och helt nya. Hållbarhetsmålen kräver innovationer, men samtidigt måste lösningarna vara robusta.
All processutrustning är uppkopplad och hela anläggningen är mycket sensortät. Det underlättar för att styra mot rätt kvalitet och hållbarhetsprestanda på produkterna, som är motorblock och cylinderhuvuden.
– Anläggningen ska överlämnas från projekt- till driftorganisationen och de som arbetar i gjuteriet har mycket nytt att ta till sig, berättar Mikael Lindén. Vi har dessutom flyttat in första steget i nästa processteg, maskinbearbetningen, till gjuteriet, fyller Anders Svensson i.
Därmed kommer gjuteriet att ta ytterligare ett steg att säkra både utgående och intern kvalitet, men gjuteriarbetarna måste lära sig nya moment.
Logistik
I och med nya gjuteriets placering ligger det i närhet till bearbetningsverkstäderna och montagehallen. Därmed förbättras logistiken och detta bidrar både till produktkvaliteten och hållbarhetsmålen. Dessutom finns Scanias avdelning för forskning och utveckling i närheten.
Scania nöjer sig inte med att utveckla sina gjutprocesser. Även produkterna utvecklas. Motorblock är tunga komponenter och slutkunderna vill spara på vikten. Scania strävar därför efter att finjustera sina konstruktioner för att minska på vikten. Hos slutkunderna sänks därför också energianvändningen, vilket förbättrar hållbarhetsprestanda i användningsfasen.
Hållbarhetsaspekter finns också i Scanias materialval. Till de gjutna komponenterna används både jungfruligt och återvunnet råvarumaterial. Materialet som avlägsnas i gjuteriets renseri återvinns internt. Målet är att ständigt öka graden av återvunnet material som behövs för gjutna komponenter.
Första gjutningen i nya gjuteriet utfördes i december 2020 och planen är att i år efter semestern gå in i ordinarie produktion.
– Vi är övertygade om att det nya gjuteriet tar Scania närmare målet om en hållbar produktion, avslutar Anders Svensson.
Gemco – huvudkonsult
För gjuteriprojektet anlitar Scania några konsultföretag, där de viktigaste är Skanska (byggentreprenör), Sweco (design byggnad) och Gemco (gjuteriteknik och projektledning). Gemco är ett holländskt företag med mer än 40 års erfarenhet inom gjuteribranschen. Gemco har utfört över 1200 gjuteriprojekt över hela världen.
Samarbetet mellan Scania och Gemco startade långt innan det nu pågående projektet. Det var ungefär tio år sedan som Scania engagerade Gemco med utvecklingen av en ny gjutning. Efter flera steg beslutade Scania att bygga gjuteriet tillsammans med Gemco.
– År 2017 togs grundkonceptet för detta gjuteri fram, där Scania och Gemco satte ihop den huvudsakliga layouten, dimensioneringen av huvudutrustningen, budgeten för processen, en projektplan och samarbetsstruktur och tidplan, säger Cees Noortman, projektledare på Gemco.
Cees har arbetat i det nya gjuteriprojektet sedan 2017 som ansvarig för gränssnittet mellan utrustning och byggnad och sedan december 2020 också som Gemco:s projektledare för projektet.
Under de tidiga stadierna beräknade Gemco nyckeltal för energin som behövs och för nödvändigt vatten, tryckluft och andra medier. En uppgift som inte ska underskattas, var att lista och kartlägga kraven på processer för utrustningsförbrukning som ännu inte hade fastställts medan Sweco utförde konstruktionen av byggnaden.
För genomförandet av projektet levererade Gemco projektledningsstöd, integrationsdesign och teknik, specialiserade projektledare för laddning, smältning och hällning, sandberedning och återvinning, miljö- och värmeåtervinning och gjutning; skaka ut och casting-kylning.
– Jag vill betona att vi tillsammans med Scania fungerade som ett team för design och driftsättning av hela gjuteriet, genom att kombinera kunskap och expertis från olika perspektiv, säger projektledare Cees Noortman.
– Sammantaget måste ett kombinerat team på 50 personer ledas och det krävs bra lagarbete och stora teaminsatser för ett lyckat förverkligande av ett sådant projekt, fortsätter han.
Gemco levererade också platsledning under byggfasen på plats. En stor utmaning var att viss detaljprojektering fortfarande pågick under byggproduktionen. Och så den tuffa tidtabellen, som vanligt i branschen.
Gemco kommer att stödja Scania i den nu pågående upprampningsfasen. Tillsammans med Scania kommer Gemco att följa produktionsprocesserna noggrant, till exempel mäta utrustningsprestanda. Gemco kommer att delta i projektet åtminstone tills det nya gjuteriet är i ordinarie produktion.
– Vi är väldigt nöjda med detta referensprojekt och det mycket goda samarbetet med Scania-teamet. Att ha bidragit till detta stora gjuteriprojekt med en tre gånger högre kapacitet än det gamla. Att åstadkomma speciella lösningar tillsammans för att minska fabrikens koldioxidavtryck var en utmaning och jag tror att vi har lyckats med de uppsatta målen.
– Sammantaget har det varit ett mycket stimulerande och intressant projekt, anser Cees Noortman, projektledare på Gemco.
Oljefri tryckluft
Gjuteriet har behov av tryckluft med mycket hög kvalitet. Kaeser Kompressorer AB har levererat fyra vattenkylda oljefria kompressorer – FSG 500 RD – på vardera 315 kW. Tre har fast varvtal och en är frekvensreglerad. Denna fungerar som topplast och ligger och finjusterar efter tryckluftbehovet. Ett överordnat styrsystem – Kaeser SAM 4.0 – styr mot en extern tryckgivare. Styrningen samordnas mellan kompressorerna. Dessa lösningar ger energibesparingar. Anläggningen är också försedd med ett tryckhållningssystem DHS DN200.
Den komprimerade luften torkas i en tryckluftstork ”i.HOC Heat Of Compression”. Den varma luften kyls därefter, från cirka 200 °C till cirka 35 °C. Den färdiga tryckluften är oljefri och praktiskt taget helt torr. Scanias krav på tryckdaggpunkt är -20 °C och den färdiga luften är i praktiken ännu torrare. Luften har ett tryck på cirka 7 bar.
– Vår totala leverans innehåller flera lösningar för att sänka den totala energiförbrukningen, berättar Erland Birath, application manager hos KAESER. Dels att kompressordriften styrs noggrant efter behovet. Dels att värme från kompressorerna används i tryckluftstorkarna som är inbyggda i kompressorerna. Dessutom har kompressorerna två vattenkretsar, en högtemperaturdel (45 till 85 °C) och en lågtemperaturdel (30 till 40 °C). Denna överskottsenergi kan användas för uppvärmning på annat håll. Större delen av den tillförda energin går därmed att återvinna.
Från varje kompressor går det att återvinna värme i form av varmvatten motsvarande effekten 250 kW (högtemperaturdelen) respektive 75 kW (lågtemperaturdelen).
Då behovet av tryckluft i gjuteriet är lågt så kan tryckluftanläggningen vid gjuteriet förse Scanias övriga nät med torr och oljefri tryckluft, då har man också möjlighet till återvinning. Då litet tryckluftbehov finns i gjuteriet och ingen brist i övriga tryckluftsnätet så stängs kompressorerna av automatiskt.
På bilden: Together är ett ledord genom gjuteriprojektet. På bilden Mikael Lindén, Scania, Cees Noortman från Gemco och Anders Svensson, Scania
