GFB - Green Factory BAVARIA

Zielsetzung

Dieses Projekt zielt darauf ab die folgenden Fragestellungen innerhalb der gesamten Prozesskette der Herstellung elektronischer Baugruppen zu beantworten:

  • Wertstromanalyse der eingesetzten Ressourcen und Modellbildung.
  • Berechnung des theoretisch minimalen Ressourcenbedarfs in der Produktionslinie .
  • Ableiten von Optimierungsmaßnahmen.



Lösungsansätze

Angesichts steigender Energiepreise und der mit hohem Energieverbrauch verbundenen Umweltproblematik ist die Forderung nach Energie- bzw. Ressourceneffizienz auch im produzierenden Gewerbe in den letzten Jahren in den Fokus gerückt. Derzeit bieten bekannte Methoden zum Monitoring des Ressourcenverbrauchs von Produktionsprozessen lediglich die Möglichkeit einer quantitativen Erfassung aller der in den Prozessen eingesetzten Ressourcenströme. Dabei werden die unterschiedlichen Ressourcen getrennt gelistet. Um diese Schwachstelle zu beseitigen und eine Methodik einzuführen die eine konsistente Berechnung und qualitative Bewertung des spezifischen, Produktstrom-bezogenen Energie- bzw. Ressourcenverbrauchs zulässt, soll im Rahmen dieses Projektes das aus der Thermodynamik stammende Werkzeug der Exergieanalyse auf eine Elektronikproduktion (EP) angewendet werden. Mit Hilfe der Exergieanalyse kann der Anwender Einsicht darüber erhalten an welcher Stelle welcher Qualitätsverlust auftritt. Die Größe Exergie ist im thermodynamischen Sinne definiert als die Arbeit, welche aus einem Energiestrom gewonnen werden kann, wenn dieser in denselben stabilen Zustand wie dessen Umgebung (ins thermochemische Gleichgewicht) gebracht wird. Folglich kann anhand dieser Größe bestimmt werden, wie weit der jeweilige Energiefluss vom physikalischen Energieminimum entfernt ist.



Der Arbeitsplan gliedert sich in 3 Arbeitspakete:

  • AP1: Modellentwicklung und Aufnahme des Energieverbrauchs einer Elektronikproduktion.
    • AP1.1. Definition von Spezifikationen und Untersuchungen von relevanten Parametern für die Ressourcenintensität der Produktion.
    • AP1.2. Zuordnung von Exergiewerten.
    • AP1.3. Messung von Ressourcenströmen in der Prozesskette.
  • AP1: Modellentwicklung und Aufnahme des Energieverbrauchs einer Elektronikproduktion.
    • AP 2.1. Exergie Modellierung.
    • AP 2.2. Berechnung des theoretischen Ressourcenminimums.
    • AP 2.3. Identifikation der Schwachstellen des Prozesskette hinsichtlich der Exergie Effizienz.
  • AP1: Modellentwicklung und Aufnahme des Energieverbrauchs einer Elektronikproduktion.
    • AP 3.1. Abschätzung des Optimierungspotentials.
    • AP 3.2. Direkte Prozessoptimierung (Optimierungsmaßnahmen innerhalb des Bilanzraums).
    • AP 3.3. Öffentlichkeitsarbeit und gesamtwirtschaftlicher Nutzen.



Ergebnisse

Es wurde eine Methode erarbeitet um den Mindestressourcenverbrauch in der Elektronikproduktion zu messen und auszuwerten. Durch den Vergleich des aktuellen Ressourcenverbrauches und des theoretisch minimalen Ressourcenverbrauches werden Vorschläge über Ressourceneinsparungen dargelegt. In den ersten Schritten des Projektes wurde der Energiewertstrom in der Elektronikproduktionslinie analysiert und die Exergie-Modellierung im Rahmen der Berechnung des theoretisch minimalen Ressourcenbedarfs erstellt. In Bezug auf die Energieeffizienz wurden bereits 12 Bachelorarbeiten, Projektarbeiten sowie Masterarbeiten vergeben und die Ergebnisse bei Lehrveranstaltungen und internationalen Konferenzen veröffentlicht.



Publikationen

  • Esfandyari, A., Härter, S., Javied, T., Franke, J. (2015). A Lean Based Overview on Sustainability of Printed Circuit Board Production Assembly. Procedia CIRP, 26, 305-310.
  • Esfandyari, A., Syed-Khaja, A., Javied, T., Franke, J. (2014, November). Energy Efficiency Investigation on High-Pressure Convection Reflow Soldering in Electronics Production. In Applied Mechanics and Materials (Vol. 655, pp. 95-100).
  • Esfandyari, A., Syed-Khaja, A., Landskrone,T., Franke, J. Exergy-based soldering profile analysis in the energy efficiency investigations for an over-pressure reflow soldering technology. ASME 2015 International Mechanical Engineering Congress & Exposition (Abstract accepted).
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  Kontakt 
  MSc. Alireza Esfandyari

  Email:
  Alireza.Esfandyari@faps.fau.de

  Telefon:
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  Lehrstuhl für
  Fertigungsautomatisierung
  und Produktionssystematik
  Friedrich-Alexander-Universität
  Erlangen-Nürnberg

  Fürther Strasse 246 b
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