Als Lieferant von Nabenachsen, der sich in den letzten 12 Jahren mit der Entwicklung, Herstellung und Beschaffung von Hochleistungs- und Leichtlast-Nabenkomponenten für alles von landwirtschaftlichen Traktoren bis hin zu Sattelaufliegern beschäftigt, werden mir viele unerwartete Fragen gestellt. Aber keiner ist mir so in Erinnerung geblieben wie der, den ich letzten Monat von einem kleinen Flottenmanager in Iowa bekam: „Sind Nabenachsen schädlich für die Umwelt?“ Es hat mich zunächst überrascht – jahrelang konzentrierte sich meine Arbeit auf die Herstellung von Teilen, die dafür sorgen, dass Fahrzeuge sicher, effizient und erschwinglich fahren, wobei die Umweltverträglichkeit knapp hinter der Haltbarkeit steht. Aber nach diesem Gespräch habe ich mich intensiv mit der Recherche beschäftigt, unsere eigenen Fertigungsdaten durchgesehen und sogar das Umweltteam unseres Metallgusspartners hinzugezogen, und jetzt kann ich Ihnen sagen: Die Antwort ist kein einfaches Ja oder Nein. Es ist eine Geschichte über Kompromisse, bewusstes Design und darüber, wie selbst eine kleine, übersehene Komponente wie eine Nabenachse große Auswirkungen auf die Umwelt haben kann – im Guten wie im Schlechten.
Beginnen wir mit dem Grundgedanken: Was ist eigentlich eine Nabenachse und warum ist ihr ökologischer Fußabdruck wichtig? Für alle, die nicht im LKW- oder Bausektor tätig sind: Eine Nabenachse ist die zentrale Baugruppe, die die Räder eines Fahrzeugs mit seinem Fahrgestell verbindet und für die Lastverteilung, das Drehmoment und die Lenkung sorgt. Es besteht aus einigen Schlüsselteilen: der Achswelle selbst, der Nabe (dem Teil, der das Radlager hält und am Rad befestigt wird) und zugehörigen Komponenten wie Befestigungselementen oder Adaptern. Für unser Unternehmen bedeutet das, alles herzustellen, von Rohguss-Radnaben für Anhänger bis hin zu präzisionsgefertigten Antriebswellen sowie den Flanschen und Stiften, die alles zusammenhalten. Im Laufe der Jahre haben wir einen Materialmix verwendet – hauptsächlich Stahl, etwas Aluminium für leichte Anwendungen und sogar eine kleine Menge Verbundwerkstoff für Spezialteile –, aber Stahl ist immer noch das Arbeitstier und macht 85 % der Nabenachsen und Komponenten aus, die wir heute liefern. Diese Materialwahl steht im Mittelpunkt sowohl der Umweltherausforderungen als auch der Lösungen.
Lassen Sie uns zunächst über die Umweltauswirkungen sprechen, die in den Lebenszyklus der Nabenachse einfließen, beginnend mit der Rohstoffgewinnung und der Herstellung. Die Stahlproduktion ist, wie jeder weiß, der die Klimanachrichten verfolgt hat, einer der kohlenstoffintensivsten Industrieprozesse auf dem Planeten. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) ist die Stahlherstellung weltweit für etwa 7 % der gesamten Treibhausgasemissionen verantwortlich, und Nabenachsen bilden da keine Ausnahme. Wenn wir Rohstahlknüppel beschaffen, um sie zu einer Achse zu verarbeiten oder in die Radnabe eines Anhängers zu gießen, beginnt dieser Prozess mit dem Abbau von Eisenerz, dessen Gewinnung Energie erfordert (und häufig Abholzung oder Zerstörung von Lebensräumen an Minenstandorten), und anschließendem Schmelzen des Erzes in Hochöfen, die mit Kokskohle betrieben werden. Unsere eigenen Daten zeigen, dass für jede Tonne Stahlnabenkomponente, die wir produzieren, während der Schmelz- und Primärverarbeitungsphase etwa 2,2 Tonnen CO₂ ausgestoßen werden – bevor wir überhaupt in unsere Werkstatt gelangen, wo durch Bearbeitung, Gießen und Endbearbeitung weitere 0,3 Tonnen CO₂ pro Tonne Produkt hinzukommen.
Aber nicht nur die Fertigung ist der zu berücksichtigende Teil des Lebenszyklus. Nabenachsen sind schwer – selbst eine Standard-Nabenachse eines Sattelaufliegers wiegt zwischen 150 und 200 Pfund, und bei schweren Baumaschinen können sie 500 Pfund oder mehr wiegen. Dieses Gewicht trägt zur Effizienz des Fahrzeugs bei. Nach Angaben der American Trucking Associations (ATA) verringert jedes zusätzliche Pfund auf einem Sattelauflieger dessen Kraftstoffeffizienz um etwa 0,05 % pro 100 Pfund. Multipliziert man das mit einer Flotte von 100 Anhängern, von denen jeder 120.000 Meilen pro Jahr fährt, ergibt das Tausende Gallonen zusätzlich verbrannten Diesels pro Jahr – was direkt zu mehr Abgasemissionen, Stickoxidverschmutzung und Feinstaub führt. Für den Straßentransport, der 24 % aller Transportemissionen in den USA ausmacht, ist das eine bedeutende Auswirkung.
Dann gibt es noch die End-of-Life-Phase. Nabenachsen sind für eine jahrzehntelange Lebensdauer ausgelegt, aber was passiert, wenn sie das Ende ihrer Lebensdauer erreichen? Stahlnabenkomponenten sind zu 100 % recycelbar, oder? Theoretisch ja – aber in der Praxis ist das nicht immer der Fall. Ältere Nabenachsen, insbesondere solche, die vor den 1990er Jahren hergestellt wurden, sind oft mit Cadmium oder Zink beschichtet, um Korrosion zu verhindern, und die Vermischung dieser plattierten Teile mit normalem Stahlschrott kann zur Verunreinigung ganzer Chargen recycelten Stahls führen. Wir haben das aus erster Hand gesehen: Vor ein paar Jahren hat ein Schrottplatz, mit dem wir zusammengearbeitet haben, eine Ladung alter Anhängernabenwellen zurückgewiesen, weil sie übriggebliebene Schwermetallbeschichtungen aufwiesen, was den Schrottplatz dazu zwang, sie als gefährlichen Abfall zu behandeln, anstatt sie zu recyceln. Dies erhöht die Belastung der Deponien und birgt die Gefahr giftiger Sickerwässer für das Grundwasser.
Aber hier ist die Sache: Die Umweltgeschichte von Nabenachsen ist nicht nur negativ. In den letzten 8 Jahren hat unser Unternehmen absichtliche, datengesteuerte Änderungen an unserer Produktlinie und unseren Herstellungsprozessen vorgenommen, die den CO2-Fußabdruck unserer Nabenachsenkomponenten um 32 % reduziert haben – und das ist in der Branche nicht ungewöhnlich. Lassen Sie uns diese Verbesserungen aufschlüsseln, die bei der Material- und Designauswahl beginnen. Ein großes Problem ist der Übergang von schweren, einteiligen Stahlnaben zu modularen, leichteren Designs, die hochfesten niedriglegierten Stahl (HSLA) verwenden. HSLA ist 20 % stärker als herkömmlicher Kohlenstoffstahl, sodass wir Nabenwellen herstellen können, die dünner und leichter sind und 15 % weniger Material pro Einheit verbrauchen, ohne Einbußen bei der Haltbarkeit hinnehmen zu müssen. Dieses geringere Gewicht verbessert direkt die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs: Unser Forschungs- und Entwicklungsteam hat berechnet, dass eine Flotte, die von Standard-Anhängernaben aus Stahl auf unsere HSLA-Naben umsteigt, 1,2 Gallonen Diesel pro 1.000 Meilen einspart, was auf Langstreckenstrecken jährlich über 140 Gallonen pro Anhänger bedeutet. Wir haben auch unser Komponentendesign optimiert, um überschüssiges Material zu reduzieren: Anstatt eine ganze Welle aus einer massiven Stahlstange zu bearbeiten, konstruieren wir jetzt Teile, die mit endkonturnahen Formen gegossen oder geschmiedet werden können, wodurch der Materialabfall in unserem Herstellungsprozess um 28 % reduziert wird. Dadurch wird nicht nur der Abfall auf Mülldeponien reduziert, sondern auch der Energiebedarf für die Bearbeitung von Teilen gesenkt.
Eine weitere wichtige Verbesserung betrifft die Herstellungsenergie. Als ich in dieser Branche anfing, liefen die meisten Metallverarbeitungsbetriebe mit Netzstrom, der zu 50 % aus fossilen Brennstoffen bestand, aber das ist bei uns nicht mehr der Fall. Im Jahr 2018 haben wir in unserer Hauptproduktionsanlage eine 1,2-MW-Solaranlage installiert und beziehen nun 82 % unseres Stroms aus Solar- und Windkrafteinkäufen vor Ort über unseren örtlichen Energieversorger. Außerdem haben wir unsere Bearbeitungsausrüstung so aufgerüstet, dass sie mit Antrieben mit variabler Frequenz läuft, die den Stromverbrauch je nach Aufgabe anpassen, anstatt rund um die Uhr mit voller Kapazität zu laufen, wodurch der Energieverbrauch pro Teil um 19 % gesenkt wird. Sogar unser Veredelungsprozess hat sich geändert: Wir haben die Cadmiumbeschichtung im Jahr 2017 schrittweise eingestellt und sind auf eine Beschichtung mit dreiwertigem Chrom umgestiegen, die 90 % weniger giftig und 20 % langlebiger ist. Dadurch wird die Lebensdauer unserer Naben um 30 % verlängert und das Risiko gefährlicher Abfälle am Ende der Lebensdauer verringert. Wir haben außerdem in ein geschlossenes Abwassersystem investiert, das 95 % des in unseren Beschichtungs- und Bearbeitungsprozessen verwendeten Wassers recycelt und so unseren Wasserverbrauch um 1,2 Millionen Gallonen pro Jahr senkt.
Aber der vielleicht wirkungsvollste Umweltgewinn für Nabenachsen kommt von der Kreislaufwirtschaft, die für uns seit 2020 Priorität hat. Unser Unternehmen betreibt jetzt ein Rücknahmeprogramm für alte Nabenachsenkomponenten und arbeitet mit Schrottplätzen und Flottenmanagern zusammen, um gebrauchte Naben und Wellen einzusammeln, anstatt sie auf Mülldeponien landen zu lassen. Sobald wir sie gesammelt haben, verarbeiten wir sie, um verbleibende Beschichtungen oder Verunreinigungen zu entfernen, und schicken sie dann an unseren Stahllieferanten zurück, wo sie eingeschmolzen und als Rohmaterial für neue Teile verwendet werden. Letztes Jahr haben wir im Rahmen dieses Programms über 1.200 Tonnen Nabenkomponenten recycelt – genug, um über 8.000 neue Radnaben für Anhänger herzustellen. Der Stahl, den wir aus recyceltem Schrott gewinnen, hat einen um 75 % geringeren CO2-Fußabdruck als Stahl aus Neuerz, sodass die Emissionen unserer Neuteile drastisch sinken. Wir arbeiten auch mit einem unabhängigen Metallprüflabor zusammen, um sicherzustellen, dass der gesamte von uns verwendete recycelte Stahl die gleichen Festigkeits- und Haltbarkeitsstandards wie frischer Stahl erfüllt, sodass unsere Kunden niemals Leistung gegen Nachhaltigkeit eintauschen müssen.
Natürlich gibt es noch Lücken. Bei Nabenachsen für leichte Beanspruchung, die in Pkw und kleinen SUVs zum Einsatz kommen, sind die Umwelteinbußen etwas anders. Diese Teile bestehen oft aus Aluminium, das leichter als Stahl ist und die Kraftstoffeffizienz verbessert, aber die Aluminiumproduktion ist noch kohlenstoffintensiver als die von Stahl – etwa doppelt so viel CO₂ pro Tonne, wenn frisches Bauxit verwendet wird. Aus diesem Grund haben wir für leichte Anwendungen begonnen, für 65 % unserer Nabenkomponenten recyceltes Aluminium zu verwenden, was den CO2-Fußabdruck dieser Teile im Vergleich zu Neualuminium um 80 % reduziert. Wir experimentieren auch mit Hybridkonstruktionen für Nabenachsen von Elektrofahrzeugen (EV), die ein höheres Drehmoment und Gewicht von schweren Elektrofahrzeugbatterien bewältigen müssen. Unser Team arbeitet an einem Design, das eine leichte Aluminiumnabe mit einem Stahleinsatz für Haltbarkeit verwendet und so die Notwendigkeit eines geringen Gewichts zur Maximierung der EV-Reichweite mit der Festigkeit für die Bewältigung schwerer Lasten in Einklang bringt. Erste Tests zeigen, dass dieses Design die Reichweite von Elektrofahrzeugen um bis zu 2,5 % pro Fahrzeug erhöhen könnte, was ein kleiner, aber bedeutender Gewinn ist, wenn die Elektrofahrzeugflotte wächst.
Was ist mit der Zukunft? Die größte Umweltherausforderung für Nabenachsen und für den gesamten Transportsektor ist der Übergang zu emissionsfreien Fahrzeugen und einer kreislauforientierten Fertigung. Derzeit hat selbst die effizienteste Nabenachse noch einen Fußabdruck, der an die Primärstahlproduktion gebunden ist, aber Fortschritte bei grünem Stahl – der bei der Verhüttung mit Wasserstoff anstelle von Kohle hergestellt wird – könnten das ändern. Unser Stahllieferant ist Teil eines Konsortiums, das die Produktion von grünem Stahl in einer Pilotanlage in den USA testet, und wir planen, bis 2028 40 % unserer Stahlbeschaffung auf grünen Stahl umzustellen, was die Emissionen unserer Nabenachsen um weitere 40 % senken würde. Wir investieren auch in die additive Fertigung (3D-Druck) für kleine Nabenkomponenten wie Flanschteile und bearbeitete Stifte für Baumaschinenteile, wodurch der Materialabfall im Vergleich zur herkömmlichen Bearbeitung aus Vollmaterial um bis zu 90 % reduziert werden kann. Erste Tests von 3D-gedruckten Stiften zeigen, dass sie die gleichen Belastungs- und Haltbarkeitsstandards erfüllen wie bearbeitete Teile, sodass dies für kleine, hochpräzise Komponenten, die einst eine große Ausschussquelle darstellten, eine Wende bedeuten könnte.
Ein weiterer Bereich, auf den wir uns konzentrieren, ist die Verlängerung der Lebensdauer von Nabenachsen durch bessere Konstruktion und Wartung. Eine Nabenachse, die 10 statt 7 Jahre hält, reduziert die Gesamtzahl der produzierten Teile, was den Rohstoffabbau und die Herstellungsemissionen reduziert. Aus diesem Grund bieten wir eine 5-Jahres-Garantie auf alle unsere Nabenachsen und arbeiten mit Flottenmanagern zusammen, um regelmäßige Inspektions- und Wartungsrichtlinien bereitzustellen – wie z. B. die Überprüfung von Radlagern, um die Reibung zu reduzieren, was nicht nur die Kraftstoffeffizienz verbessert, sondern auch vorzeitigen Verschleiß verhindert, der zum Austausch von Teilen führt. Wir haben festgestellt, dass Flotten, die unsere Wartungsrichtlinien befolgen, die Austauschrate ihrer Nabenachsen um 22 % reduzieren, was sich im Laufe der Zeit in weniger Abfall und geringeren Gesamtemissionen niederschlägt.
Letztendlich sind die Umweltauswirkungen von Nabenachsen nicht unvermeidlich. Sie sind das Ergebnis unserer Entscheidungen: welche Materialien wir verwenden, wie wir sie herstellen, wie wir Teile für eine lange Lebensdauer konstruieren und wie wir am Ende ihrer Lebensdauer mit ihnen umgehen. Als Lieferant besteht meine Aufgabe nicht nur darin, Teile zu verkaufen, sondern Kunden dabei zu helfen, Entscheidungen zu treffen, die ihren ökologischen Fußabdruck verringern, ohne Abstriche bei Sicherheit, Zuverlässigkeit oder Kosten zu machen.
Wenn Sie ein Flottenmanager, Gerätehersteller oder Teil eines Transportunternehmens sind und auf der Suche nach Nabenachsen sind, die Leistung, Haltbarkeit und Nachhaltigkeit in Einklang bringen, würden wir uns über die Gelegenheit zu einem Gespräch freuen. Wir führen Sie durch unsere aktuelle Produktlinie, unser Rücknahmeprogramm und wie unsere maßgeschneiderten Designs Ihrer Flotte helfen können, Kraftstoff zu sparen und Abfall zu reduzieren. Ganz gleich, ob Sie nach standardmäßigen Gussnaben für Anhängerradnaben, präzisionsgefertigten Antriebswellen oder maßgeschneiderten Flanschteilen suchen, die auf Ihre Anwendung zugeschnitten sind, wir können mit Ihnen zusammenarbeiten, um eine Lösung zu finden, die Ihren Anforderungen entspricht.
Referenzen
- Internationale Energieagentur (IEA). (2023). Stahl- und CO2-Emissionen: Globaler Status und Fahrplan zur Dekarbonisierung. IEA Publications, Paris.
- American Trucking Associations (ATA). (2022). Verbesserungen der Kraftstoffeffizienz für schwere Nutzfahrzeuge. ATA Research Foundation, Alexandria, VA.
- US-Umweltschutzbehörde (EPA). (2021). Sektor der Metallveredelung und -beschichtung: Möglichkeiten zur Vermeidung von Umweltverschmutzung. EPA Office of Water, Washington, D.C
- Weltstahlverband. (2023). Recyclingraten von Stahlprodukten: Globale Trends und Chancen. World Steel Association, Brüssel.
- Internationales Aluminiuminstitut (IAI). (2022). Ökobilanz von primärem vs. recyceltem Aluminium. IAI Publications, London.
