Energieeffiziente und klimaneutral hergestellte Werkzeugmaschine steht auf einer Wiese

Auch Werkzeugmaschinen müssen einen möglichst niedrigen CO2-Footprint hinterlassen - was durchaus möglich ist. Dazu muss der Hebel nicht nur bei den Lieferketten und im laufenden Betrieb umgelegt werden. (Bild: DMG Mori)

Eine Studie der Fraunhofer Gesellschaft zum Energieverbrauch in der Produktion zeigt, dass die spanende Industrie einen relativ großen Anteil hat. In den Unternehmen selber ist der Anteil der Werkzeugmaschinen ebenfalls relativ groß.

Hauptenergieverbraucher einer Werkzeugmaschine sind dabei die Motorspindel, die Maschinenkühlung und die Druckluft, wie es in der Studie heißt. Es gibt zudem viele weitere Einsparmaßnahmen, sei es beispielsweise durch die Konstruktion der Maschine oder den Einsatz energieeffizienterer Antriebe. DMG Mori zeigt auf, an welchen Stellschrauben gearbeitet werden muss und dass sogar eine Werkzeugmaschine CO2-neutral hergestellt als auch betrieben werden kann.

Den Weg, den DMG Mori bis jetzt zurückgelegt hat, beschreibt Sebastian Schneider, Leiter Prozesse Entwicklung: "Gestartet haben wir bereits in den Jahren 2005 und 2010 mit der Notwendigkeit für mehr Energie-Effizienz. Da ging es um intelligente Antriebe und intelligente Maschinensteuerung." Der nächste Schub kam laut Schneider vor ein bis zwei Jahren mit dem Thema CO2-Neutralität – mit den zwei großen Schlagworten Company carbon footprint und Product carbon footprint.

Sebastian Schneider DMG Mori
(Bild: DMG Mori)

"Wir versuchen immer mehr Technologien wie Fräsen, Drehen und Schleifen auf einer Maschine zu integrieren, so dass man sich zusätzliche Maschinen sparen kann, die natürlich auch wieder Energie benötigen", sagt Sebastian Schneider, Leiter Prozesse Entwicklung bei DMG Mori.

Einsparpotenzial durch clevere Konstruktion einer Portalmaschine

"Eine Portalmaschine, auf der unsere Kunden ein Bauteil von der Größe eines Smart bearbeiten können, hat einen Jahresverbrauch von 44.000 Kilowattstunden, was ungefähr 26 Einfamilienhäusern entspricht", beschreibt Schneider. Dabei gehe der größere Teil der verbrauchten Energie an Wärme verloren und werde somit verschwendet.

"Einsparmaßnahmen sind durch die Konstruktion der Maschine möglich, indem wir die bewegten Massen des hinteren Blocks mit 2,5 Tonnen einer Fahrständermaschine auf die Hälfte der bewegten Masse reduziert haben und somit natürlich den Energieverbrauch senken" rechnet Schneider vor.

Energieeffizienz und Energierückspeisung

Energieeffiziente Antriebe mit frequenzgeregelten Antrieben sind laut Schneider ebenfalls wichtig, genauso die Energierückspeisung und auch Servotechnik. "Zudem haben wir uns dem Thema Energiezyklen gewidmet, da geht es um eine auto shut down-Funktion in der Nacht und an Wochenenden sowie einen Warm up-Modus, um auf Betriebstemperatur zu kommen", erläutert Schneider.

Die Verwendung eines Digital Twin ermögliche schließlich die Einstellung des Bearbeitungsprozesses im Vorhinein.

Letztlich sei auch die Optimierung des Bearbeitungsprozesses wichtig, denn "wir versuchen immer mehr Technologien wie Fräsen, Drehen und Schleifen auf einer Maschine zu integrieren, so dass man sich zusätzliche Maschinen sparen kann, die natürlich auch wieder Energie benötigen. Ich spare mir auch das Umspannen, wodurch ich wieder einiges optimieren kann", verdeutlicht Schneider weitere Einsparpotenziale.

So reduziert DMG den Carbon footprint

"Mit dem Thema CO2-Neutralität verbinden wir drei Ziele: Die internen Verbräuche, die externen und die Prozesskette. Dies haben wir alles transparent gemacht und Maßnahmen definiert, um uns an dieser Stelle zu verbessern", beschreibt Schneider. Den Rest habe DMG kompensiert. Also erst gilt es Transparenz zu erreichen und im Nachgang kann kompensiert werden lautet Schneiders Vorgehen.

"Wir schauen dabei auf den Product carbon footprint inklusive der Lieferanten und der Analyse der wichtigsten Bauteile - also wo kommen diese her und welche Lieferketten existieren. Dann gibt es die Themen neutraler Company footprint und Maschinennutzung. Dafür bieten wir dem Kunden Apps und Zyklen an, damit er energie- und ressourceneffizient bearbeiten kann", erläutert Schneider.

Auch das Thema Green Tec komme dazu: "Das heißt, dass auf unseren Maschinen Teile bearbeitet werden können, die für grüne Technologien eingesetzt werden. Das sind zum Beispiel Flügelradnaben und Rotorgehäuse für Windkraftanlagen, Pelotonräder für Wasserkraftwerke und Gehäuse für Elektromotoren und Batterien für die Elektromobilität", beschreibt Schneider.

Umgesetzte Maßnahmen auf dem Weg Richtung CO2-Neutralität

Bei den Maßnahmen des Company carbon footprint geht es laut Schneider um den Einkauf Erneuerbarer Energien, eine erhöhte Energieeffizienz sowie die Kompensation durch Zertifikate. Das hat DMG Mori in den Werken laut Schneider bereits folgendermaßen umgesetzt: Einsatz von Blockkraftheizwerken und Solarparks, Optimierung von Heizungen, Umstellung auf LED-Beleuchtungen, automatisiertes Abschalten der Beleuchtung sowie eingeschränkte Flüge und vermehrte Nutzung von Videokonferenzen.

Bezogen auf den Product carbon footprint freut sich Schneider, dass "alle Maschinen durch Kompensation unserer Lieferkette klimaneutral produziert werden und wir zudem im Austausch mit den Lieferanten sind, um die CO2-Emissionen weiter zu reduzieren."

Alles Wissenswerte zum Thema CO2-neutrale Industrie

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Um die klimaneutrale Industrie auch  real werden zu lassen, benötigt es regenerative Energien. Welche Erneuerbaren Energien es gibt und wie deren Nutzen in der Industrie am höchsten ist, lesen Sie hier.

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Ausblick: Biologisierung als letzter Schritt zur Klimaneutralität

"Zukünftig geht es um Biologisierung – also nicht nur um die Konzentration auf die CO2-Reduzierung. So testen wir beispielsweise mit dem Fraunhofer Institut den Einsatz biologischer Kühlschmierstoffe", gibt Schneider einen Ausblick. Außerdem erreiche der Werkzeugmaschinenbauer eine konstante Maschinentemperatur durch KI-Steuerung.

Selbstschärfende Werkzeuge sind wiederum indirekt für die CO2-Reduzierung gut, wie Schneider sagt: "Werden die Werkzeuge stumpf, steigen die Bearbeitungskräfte und damit der Energieverbrauch." Dämmelemente würden in Werkzeugmaschinen bisher aus Kunststoffen hergestellt.

Dazu stellt Schneider dar: "Jetzt gibt es den Ansatz der Myzeldämmung. Das ist ein pilzbasierter Werkstoff, den wir bei der Schaltschrankdämmung ausprobieren und somit den Einsatz von Plastik vermeiden. Auch als Thermoshield testen wir diesen Werkstoff, um die Maschine letztlich thermisch stabiler zu machen."

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