
Spart Platz und Transportkosten: Schrottpressen bringen Metallschrott auf ein kubisch gepresstes Format. (Bild: Dominique - stock.adobe.com)
Eine Tour mit dem Ausflugsboot durch den größten Binnenhafen Europas in Duisburg ist spannend. „Schau mal Papa, da liegen Diamanten“, ruft ein Kind und weist auf Quader aus gepresstem Metallschrott, die im riesigen Bauch eines Binnenschiffes in der Abendsonne funkeln. Der verdutzte Vater dürfte die Antworten zum ‚Woher‘ und ‚Wohin‘ dieser Transportgüter im wenige Kilometer rheinabwärts liegenden Stahlwerk von Thyssenkrupp finden.
Stahlschrott schont Rohstoffe, spart Energie und senkt CO2-Emissionen
Laut Wirtschaftsvereinigung Stahl setzt die deutsche Stahlindustrie jährlich rund 20 Millionen Tonnen Stahl- und Eisenschrott ein, um daraus neue Produkte herzustellen. Dies entspricht einem Anteil von 45 Prozent bei der Stahlerzeugung. Jede Tonne wiederverwertbaren Stahlschrottes spart 1,5 Tonnen des Primärrohstoffes Eisenerz ein. Die Bundesvereinigung ‚Deutscher Stahlrecycling- und Entsorgungsunternehmen e.V.‘ hat zudem errechnet, dass 100 Tonnen eingesetzten Stahlschrottes einer CO2-Ersparnis von 167 Tonnen entsprechen.
Und durch Schrott anstelle kostbarer Primärrohstoffe wird bei der Stahlproduktion der Energieeinsatz um 72 Prozent Energie gesenkt. Mehr noch: Der Einsatz von Schrott bei der Rohstahlproduktion verringert die Verschmutzung von Luft und Wasser um 86 beziehungsweise 76 Prozent. Dazu wird 40 Prozent weniger Wasser verbraucht.
Paketieren spart Platz und senkt die Transportkosten
Zurück zur Eingangsfrage dieses Artikels, die Andreas Hake kompetent beantwortet. Er ist Geschäftsführer von Oberländer Recycling Maschinen. Das Unternehmen aus Schwerte verfügt über eine jahrzehntelange Erfahrung im Herstellen von Schrottscheren und Paketieranlagen. Andreas Hake erklärt, dass das Paketieren von Schrott vornehmlich zum Erhöhen der Schüttdichte, der einfachen Handhabung und dem kostengünstigen Transport von Metallschrott in Form kubischer Pakete dient. Hauptkunden dieser Pressen sind neben Schrottplätzen die metallverarbeitende Industrie, Presswerke von Automobilherstellern oder Walzwerke für die Blechherstellung.
Die Auslegung der Paketierpressen erfolgt unter anderem nach der Schrottart (Stahl- und Eisenschrott, Nicht-Eisenschrott), der maximalen Kantenlänge und Schüttdichte des Aufgabemateriales, der notwendigen Presskraft und Paketgröße (200 bis 600 Millimeter Kantenlänge), der Paketleistung (Tonnen/Stunde) und der Beschickungsart.
Paketierpressen unterscheiden sich zudem im Pressverfahren. Es gibt Ein-, Zwei- oder Dreifach-Verdichter, mit oder ohne Deckel. Ein weiteres Merkmal ist die Presskraft des Endverdichters. Hier wird die spezifische Presskraft pro Paketfläche in kN/cm2 ausgewiesen. Während einfache, leicht gebaute Fass- oder Dosenpressen über eine Presskraft von 0,2 kN/cm2 verfügen, werden bei Paketpressen Kräfte von 1,5 bis 3,0 kN/cm2 erreicht. Denn Pakete mit Produktionsschrott dürfen selbst bei mehrmaligem Umschlag nicht zerfallen und benötigen von daher eine hohe Paketdichte.


„Für unsere Kunden sind die Zuverlässigkeit, Effizienz und Schnelligkeit unserer Paketierpressen mit kaufentscheidend.“
Andreas Hake, Geschäftsführer von Oberländer Recycling Maschinen
Einen Unterschied machen auch Anzahl und Art der Verdichterstufen, erklärt Andreas Hake. Geht es um großvolumigen oder zähen Schrott wie Edelstahl, kommen auf Schrottplätzen primär Drei-Verdichterdeckelpressen zur Anwendung. Die dritte Verdichtung wird vertikal durch einen herunterklappenden Deckel erreicht. Der Vorteil dieses Pressentypes ist, dass bei einer Überfüllung das gepresste Paket durch den Greifer des Umschlagbaggers entfernt wird. Im Vergleich dazu haben Zwei-Verdichterpressen ein kleineres Presskastenvolumen, sind dafür aber preiswerter.
Wie Andreas Hake betont, muss das zu paketierende Material sinnvoll dosiert in den Presskasten eingeführt werden. Sonst droht entweder ein Überfüllen oder das Paket kann nicht mehr aus der Pressentür getragen werden. Ein ideales Paket in der Größe 300 x 300 x 300 Millimeter wiegt bei Stahlblechen in der Regel circa 80 Kilogramm.
Trend bei Paketierpressen kleine Hydraulik
In der Automobilindustrie werden immer festere, hochfeste, aber dünne Bleche zum Erhöhen der Stabilität bei geringerem Gewicht eingesetzt. Daher müssen die Presskräfte in den Schrottpressen für Aufträge aus diesem Marktsegment stärker sein, um diese zu einem Paket verpressen zu können, erklärt Andreas Hake. Aus dessen Sicht werden Paketierpressen verstärkt nach Schnelligkeit, Effizienz und vorhandenem Bauraum ausgelegt. Hier geht es unter anderem um kurze Zykluszeiten durch kurze Bewegungsabläufe, das Aufteilen der Pumpenleistung, um Parallelfahrten zu ermöglichen. Oder die Rückölnutzung, das bedeutet, der Verdichter ‚1‘ wird mit dem Rücköl aus Verdichter ‚2‘ zurückgefahren.
Zu den Verkaufsargumenten der Hersteller zählen auch eine leistungsarme Fahrweise in der Wartezeit zwischen dem neuen Paketzyklus oder die Pumpenleistungen bei geringen Leistungsanforderungen abschalten zu können. Last but not least zieht das Argument ‚kompakte Bauweise‘: Möglichst kleine Hydraulik, kleiner Presskasten und schlanker Hydrauliktank, der trotzdem das Öl entgasen, beruhigen und kühlen müsse.
Das kleine 1x1 des Metallschrottes
Metallschrott wird in drei große Gruppen unterteilt: Buntmetalle oder Nichteisenmetalle wie Kupfer, Eisen und Stahlschrott, also sogenannte FE-Metalle, und Mischschrott. Zu Letzterem zählen verschiedene Altmetallanteile mit Anhaftungen aus Plastik oder Holz. Die Rubrik ‚Eisen- und Stahlschrott‘ setzt sich aus Untergruppen wie Neu-, Brenner- oder Scherenschrott zusammen. Diese Bezeichnungen lassen sich auf die Aufbereitung des Metallschrottes zurückführen.
Handelt es sich um Stahlschrott, der direkt in der Gießerei oder Stahlwerk erneut eingesetzt werden kann, muss er nur stückig oder dosierfähig zerkleinert werden. Das geschieht in Schrottscheren. Handelt es sich um Mischschrott mit Verunreinigungen wie Kunststoffen, etwa Autokarosserien, werden sie in Schreddern zerkleinert. Anschließend erfolgt die Trennung von leichter und schwerer Fraktion über Luftströmung im sogenannten Windsichter. Ein Magnetabscheider sorgt bei der schwereren Fraktion für das Trennen von Eisen- und Nichteisenmetallen.
Damit wertvolle Buntmetalle wie Kupfer, Zink, Aluminium und Messing einer eigenen Wiederverwendung zugeführt werden können, erfolgt ein Aussortieren nach der Dichte, Farbe und der Leitfähigkeit des Materials. Sind diese Schritte abgeschlossen, kann der sortenreine Schrott zum Weiterverarbeiten an entsprechenden Unternehmen ausgeliefert werden.
Kurze Zykluszeiten
Krischan Wolters, Produktmanager bei Lindemann Germany bestätigt, dass kurze Zykluszeiten sowie zuverlässig und effizient arbeitende Maschinen auf Kundenseite sehr gefragt seien. Dazu werden Lindemann-Pressen mit Hilfe moderner Simulationssoftware und der hundertjährigen Erfahrung des Unternehmens in diesem Bereich so konstruiert, dass die Maschine die erforderlichen hohen Belastungen problemlos standhält.
Gleichzeitig sind die Pressen so ausgelegt, dass die optimale Presskraft zum Pressen von hochdichten Paketen genutzt wird. Auch ein intelligentes Hydraulik- und Antriebskonzept mit regelbaren Pumpen, Motorabschaltung in Abhängigkeit von der Materialzufuhr, einem einzigartigen Schmierkonzept und hochwertigen Steuerungskomponenten gehören zum Konzept der Lindemann-Aggregate, die ausschließlich kundenbezogen konfiguriert werden. So können die Pressen konfigurationsabhängig Pakete mit gleicher Länge oder gleichem Gewicht pressen. Dies vereinfache den Transport und die weitere Handhabung.
Ein Kennzeichen der Lindemann-Schrottpressen ist das robuste Design unter Verwendung widerstandsfähiger Materialien, damit verschleißbedingte Wartungsarbeiten so selten wie möglich vorgenommen werden müssen. Durch frei zugängliche, wartungsrelevante Maschinenbereiche sind notwendige Reparaturen schnell und einfach durchführbar.

Ausgereifte Hydraulikkonzepte
Der Maschinentyp ‚EtaPress‘ von Lindemann steht für zuverlässige und effiziente Performance. Sie verfügt über Tauchpumpen, um den Bauraum des Hydraulikaggregats so gering wie möglich zu halten.
Zusätzlich werden dadurch kleinere Leckagen, die an allen hydraulischen Komponenten auftauchen, direkt im Tank aufgefangen. Die Hydraulikzylinder der ‚EtaPress‘ arbeiten mit Differenzialhydraulik. Beim Ausfahren der Zylinder wird das Hydrauliköl aus dem Kolbenringraum direkt in den Kolbenbodenraum gefördert. Das beschleunigt die Zylinder, ohne zusätzliche Pumpenleistung zu nutzen. Beim Einfahren der Zylinder wird durch Ölübernahme der Ölstrom aus der Kolbenseite eines Zylinders genutzt, um zusätzlich die Ringraumseite eines weiteren Zylinders zu füllen. Der Effekt ist, dass weniger Hydrauliköl über den langen Weg aus dem Hydrauliktank zum Zylinder gefördert werden muss und weniger Pumpenleistung erforderlich ist. Die reduzierten Ölförderwege verkürzen darüber hinaus die Zykluszeit der Anlage.
Bei näherem Hinsehen zeigt sich, dass bei der ‚EtaPress‘ gebogene Rohre zur Versorgung der Zylinder mit hohem Druck verbaut werden. Und das ganz bewusst, denn im Vergleich zu geschweißten oder verschraubten Komponenten wird sowohl das Leckagerisiko als auch der Strömungswiderstand in den Rohrleitungen aufgrund glatter Oberflächen merklich reduziert. Das gesamte Hydrauliksystem ist so ausgelegt, dass möglichst wenig Energie auf dem Weg vom Antrieb der Pumpen bis zu den einzelnen Verdichtern verloren geht, um eine optimale Effizienz zu erzielen.

Maßgeschneiderte Steuerungen
Nach den Erfahrungen von Siemens umfasst der ‚Wunschzettel‘ der Endkunden eine einfache Inbetriebnahme der Schrottpaketier-Pressen sowie ein robustes, einfach diagnostizierbares und bedienbares Produkt mit minimalem Energieverbrauch und integrierter Mensch-Maschine-Schnittstelle. Geeignet dafür seien Simatic-Steuerungen mit TIA-Portal, Sinamics-Antriebe mit Servopumpe, Simotics-Motoren sowie die Applikation ‚SimaHydto‘, heißt es vom Technologieunternehmen. ‚SimaHydto‘ sei ein Softwarepaket, das es Anwendern erlaube, eine Hydraulikachse so einfach wie einen Antrieb oder ein beliebiges anderes Stellglied im Anwenderprogramm zu nutzen. Alle Funktionen und Einstellmöglichkeiten für eine Hydraulikachse sind laut Siemens in diesem Paket enthalten, ohne dass Nutzer selbst etwas ergänzen müssen. So sei die Effizienz im Engineering gewährleistet.
Die Siemens-Simatic-Steuerung im TIA-Portal ist ein geläufiges Automatisierungssystem. Bei einem servohydraulischen Antriebssystem wird die Hydraulikpumpe direkt über einen Servomotor angetrieben. Ein Umrichter regelt den Motor entsprechend der Sollwerte für Druck und Volumenstrom. Das breite Spektrum an Steuerungen reicht bis hin zu komplexen Motion-Control-Applikationen. Alle Steuerungen werden auf der Plattform TIA-Portal verwaltet, programmiert, in Betrieb genommen und dokumentiert.

Digitale Lösungen für Wartung und Instandhaltung
Guido Hettwer, Geschäftsleitung der Business Unit Industrial Hydraulics bei Bosch Rexroth, betont, dass die Verfügbarkeit der Maschinen und Anlagen für Recyclingunternehmen ein entscheidender Faktor ist. Um ausfallkritische Anomalien sehr früh erkennen und gezielt gegensteuern zu können, bietet Bosch Rexroth den digitalen Service ‚CytroConnect Solutions‘. Das Spektrum dieser modularen Lösung reicht von der einfachen Datenvisualisierung des Maschinenzustands bis hin zum ‚CytroConnect Predict‘ als höchster Ausbaustufe.
Die TSR Recycling nutzt letztere bei einer Schrottschere am Standort Heilbronn. Dazu wurden prozesskritische Anlagenteile zunächst mit Sensorik ausgestattet und eine DAQ-Box (Data Acquisition) mit integriertem Gateway installiert. Damit werden Sensordaten erfasst, ehe das IoT-Gateway die Informationen vorverarbeitet und verschlüsselt in eine Cloud überträgt. In der Cloud werden die Datenströme verifiziert, entschlüsselt und anschließend mithilfe selbstlernender Algorithmen ausgewertet. Weichen spätere Messungen signifikant von den erlernten Vergleichsdaten ab, erkennt das System eine Anomalie und leitet diese dem betreuenden Rexroth Expertenteam weiter. Dort werde die Situation geprüft und den Verantwortlichen bei TSR eine vorausschauende Wartungsempfehlung gegeben, erklärt Guido Hettwer weiter.
Dem Recycling-Unternehmen bliebe dann genügend Zeit, die Maßnahme zu planen und vorzubereiten, ohne dass die Produktivität leidet. Durch frühzeitiges Erkennen und Beheben von Anomalien lassen sich Schäden und ungeplante Ausfälle vermeiden.


„Neben dem Bedarf an Hardware beobachten wir auch in der Recyclingbranche eine zunehmende Nachfrage nach digitalen Services, beispielsweise um die Verfügbarkeit oder die Effizienz einer Schrottpresse zu steigern.“
Guido Hettwer, Geschäftsleitung Business Unit Industrial Hydraulics, Bosch Rexroth
Bauraum verringert – Kunde begeistert
Welche kundenspezifischen Lösungen es im Pressenbereich gibt, zeigt die Zusammenarbeit zwischen Hydac International und Oberländer Recycling Maschinen. Der weltweit tätige Hersteller von Recyclinganlagen mit Fokus auf Schrottscheren und Schrottpaketierpressen suchte nach einer Gesamthydrauliklösung für die Integration einer neuen Paketierpresse in eine bestehende Maschine.

Für diese kompakten Sonderlösungen ist Hydac ein adäquater Partner. Denn durch eine exakte Strömungssimulation in Verbindung mit der patentierten ‚Air-X‘-Filtertechnologie reduziert Hydac in einem ersten Schritt den Öltank in der Presse. Diese Maßnahme spart Bauraum und unterstützt die bessere Luftabscheidung. Gleichzeitig sorgt es für eine spürbare Standzeitverlängerung aller hydraulischen Komponenten.
In einem zweiten Schritt kann Hydac die Energieeffizienz steigern. Hier kommen kundenspezifische, kompakte Pressensteuerblöcke mit spezieller Ventilschaltung für die Zylinderansteuerung zum Einsatz. Zwei Axialkolbenpumpen ‚PPV102-360‘ mit Leistungsreglern sorgen für eine effiziente Reduktion der Antriebsleistung. Um den strengen Schallanforderungen in den Produktionshallen gerecht zu werden, lassen sich auch zusätzliche ‚Low-Noise‘-Kühler integrieren.

Ölbehälter halb so groß
Was bedeutet das in Zahlen? In dem Projekt mit Oberländer Recycling Maschinen verkleinert Hydac den Ölbehälter von 3.200 auf 1.500 Liter – das ergibt Einsparungen von 1.700 Litern Hydrauliköl und somit 5.400 Kilogramm CO2. Die spezielle Ventilschaltung im Pressensteuerblock, zusammen mit zwei leistungsgeregelten Axialkolbenpumpen, führt zu einer verkürzten Zykluszeit von 30 auf 25 Sekunden. Das steigert die Produktion um 17 Prozent. Aufgrund der effizienten Ausnutzung der Pumpenfördermenge reduziert sich im Vergleich zu Pumpenkombinationen mit angeflanschten Konstantpumpen die Pumpenfördermenge und damit auch die durchschnittliche Leistungsaufnahme.
Die Nennleistung der Motoren sinkt von 75 auf 55 Kilowatt. Und mit dem Ersatz der Innenzahnradpumpen durch leistungsgeregelte Axialkolbenpumpen reduzieren sich die Leistungsverluste, weil die Umlaufverluste der Pumpen in Höhe von 5,3 Kilowatt vermieden werden. Das sorgt auch in Zukunft für eine Energieeinsparung von 8.960 kWh pro Jahr.


„Eine ganzheitliche Betrachtung der Pressen ist uns wichtig. Deswegen prüfen wir zuerst anhand von Simulationen, welche Lösung für unsere Kunden die richtige ist. So können wir große Erfolge bei der Tankverkleinerung und Verlustleistungsreduktion erzielen.“
Harald Nolte, Branchenmanager Recycling der Hydac International
Sensoren, soweit das Auge reicht
Ohne Sensoren sind moderne Paketierpressen kaum vorstellbar. So ist jeder Hydraulikzylinder mit einem sensorgestützten Wegemesssystem ausgestattet, dass der Maschinensteuerung die Information gibt, an welchen Punkten sich Verdichter oder Auswurftür jeweils befinden. Mit diesen Messwerten werden die Schaltpunkte dann während der Arbeitszyklen aktiviert.
Temperatursensoren im Öltank unterstützen die Ölzustandsüberwachung und steuern die Ölheizung. Ganz wichtiger Punkt: Positionssensoren in zugangsbeschränkten Bereichen der Presse stellen sicher, dass die Maschine nur dann betrieben werden kann, wenn sich keine Person im Gefahrenbereich befindet.
Arbeitssicherheit und Kundenservice sind immer das A und O
Die ‚EtaPress‘ von Lindemann arbeitet mit einer dreiseitigen Verdichtung bei einem hydraulischen Betriebsdruck von 350 bar. Angesichts dieser Kraftverhältnisse achten die Konstrukteure neben dem CE-gerechten Maschinen- und Anlagendesign darauf, dass Gefahrenbereiche an und neben der Presse nur dann betreten werden können, wenn das Aggregat komplett ausgeschaltet ist. Elektrisch überwachte Schutztüren und mechanische Arretiersicherungen für die Verdichterstempel sind weitere Maßnahmen zur Arbeitssicherheit.
Pressenhersteller versuchen, Maschinenausfälle so gut wie möglich auszuschließen. So baut Oberländer Recycling neue Aggregate in einer eigenen Montagehalle auf und unterzieht sie strengen Tests. Erst danach folgt die Endmontage beim Kunden. Im ‚Fall der Fälle‘ ist erfahrenes Servicepersonal genau wie bei Lindemann-Pressen schnell vor Ort und kann helfen.
Fazit
Bei der Konstruktion von Schrottpaketierpressen spielen Aspekte wie Energieeffizienz oder CO2-Bilanz neben bedeutsamen Attributen wie dauerhaft zuverlässige Funktion, Bedienkomfort oder wartungsfreundliches Design eine zunehmend wichtige Rolle. Damit hat das Thema ‚Nachhaltigkeit‘ auch in diesem Bereich des Maschinenbaus schon längst Einzug gehalten.

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