Ressourcen-Effizienz in der Produktion 1

Serie: Effizienzfabrik – ‚Forschung für die Produktion von morgen‘, Teil 1

LANDSBERG (BUC). Die Plattform Effizienzfabrik unterstützt insgesamt 31 Verbundforschungsprojekte im Förderschwerpunkt ‚Ressourceneffizienz in der Produktion‘ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und geht auf eine gemeinsame Initiative von BMBF und dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA) zurück. Ziel ist es, die Ergebnisse der Forschung besser bis zur Anwendung zu bringen. Die Inhalte der einzelnen Projekte zeigen, dass in der Produktion Energieeinsparungen von bis zu 30 % möglich sind. In der Produktion stellen wir in einer Serie einige dieser vielversprechenden Projekte in loser Folge vor.

Das Projekt 'NCplus' beschäftigt sich beispielsweise mit der effizienten Steuerung von Werkzeugmaschinen. Eine neuartige Strategie zum Energiesparen ist hier die bedarfsgerechte Ansteuerung und Abschaltung von Maschinenkomponenten. Denn je nach Maschinentyp und Bearbeitungsprozess werden nur 20 bis 80 Prozent der von der Maschine aufgenommenen Energie für die Zerspanung aufgewendet. Die übrige Energie wird für die Nebenaufgaben eingesetzt. In diesem Bereich soll der Energieverbrauch mit Hilfe des Projektes NCplus unter Koordination der Deckel Maho Pfronten GmbH minimiert werden.

Ein integriertes Fluid- und Thermikkonzept fasst die Kühlkreisläufe der Maschine zusammen und ermöglicht eine prozessabhängige und bedarfsgerechte Kühlung. Durch Verbesserungen an der Hauptspindel wird es möglich, diese auf einem höheren Temperaturniveau zu betreiben. Ein weiterer Schwerpunkt ist die gezielte Ansteuerung der Achsen, um sie im Stillstand abzuschalten, sofern es der Prozess zulässt.

Für diesen Zweck wird eine schnelle und spielfreie Bremse entwickelt. Ein übergeordnetes Energiemanagement, das auch die Peripherie-Komponenten intelligent ansteuert, rundet die Maßnahmen ab. Die Wirksamkeit dieser Maßnahmen wird anhand eines Prototyps nachgewiesen. 30 % mehr Effizienz beim Werkzeugmaschinenbetrieb sollen erreichbar sein. Zudem sollen sich die Ergebnisse auf einen Großteil der Maschinen in der spanenden Fertigung direkt übertragen lassen können. 'ENERWELD' ist ein weiteres Projekt innerhalb der Effizienzfabrik und beschäftigt sich mit neuen Zusatzwerkstoffen und effizienten Technologien innerhalb des Fügeverfahrens Schweißen. Bisher standen beim Schweißen metallischer Werkstoffe die Produktivität und Machbarkeit im Vordergrund. Nun sollen die thermischen Fügeverfahren auf ihre Energie-Effizienz geprüft und dahingehend optimiert werden. Der Energiebedarf beim Schweißen kann durch den Einsatz neuartiger, hochfester Zusatzwerkstoffe auf Eisenbasis, die bei niedrigeren Temperaturen schmelzen, deutlich gesenkt werden.

Zudem führen die Verringerung des Schmelzbadvolumens und eine höhere Prozessgeschwindigkeit zu weiteren erheblichen Energieeinsparungen. Ein auf den Ergebnissen dieses Projektes basierendes Softwaretool unterstützt die Planung und den Vertrieb der Anlagenhersteller dabei, den Ressourcenverbrauch der innovativen Prozessketten zu vergleichen und entsprechend auszuwählen. Die Koordination des Projektes ENERWELD hat das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der Technischen Universität Berlin inne. Der Industrieverband Deutscher Schmieden e.V. hat die Koordination des Projektes 'ENERMASS' übernommen. ‚Stahl steckt voller Energie … und diese bleibt nicht ungenutzt.‘ – unter diesem Motto haben sich die Projektpartner zum Ziel gesetzt, die in der Herstellungskette ‚Warmmassivumformteil‘ eingesetzte Energiemenge zu vermindern oder zu nutzen und Material zu sparen.

Der Materialeinsatz kann durch optimierte Vorformprozesse und eine geeignete Werkzeugkonstruktion reduziert werden. Um den Energieeinsatz zu vermindern sind drei Maßnahmen geplant. Die in den Bauteilen oder im Materialüberschuss gespeicherte Prozesswärme wird gesammelt, weitergeleitet und in nutzbare Energieformen umgewandelt.

Das Motto des Projekts "Enermass": Stahl steckt voller Energie...und diese bleibt nicht ungenutzt.

Die für das Umformen notwendige Erwärmungsenergie soll mit Hilfe eines neuartigen, auf Supraleitern basierenden Erwärmungsverfahren und der Optimierung der induktiven Erwärmung verringert werden. Die Rückführung von Prozesswärme zur Erwärmung des Stahls sowie die Erhöhung der Kühltemperaturen in den Induktionsanlagen helfen dabei, weitere Energiemengen einzusparen. Von den Projektergebnissen können Unternehmen der umformenden Fertigungsindustrie unmittelbar profitieren