Werkzeugmaschinen bieten noch viel Sparpotenzial
Gerade Werkzeugmaschinen können einen Beitrag dazu leisten, die eingesetzte Energie in der Fertigung effizienter zu nutzen: Denn Techniken wie Leichtbau, Vermeidung von Überdimensionierungen, Energierückgewinnung, minimierter Warmlauf, intelligente Standby-Konzepte sowie energiesparende Regelungstechnik führen zu lohnenden Einsparungen.
„Die Forderung nach immer niedrigeren Produktionskosten führt dazu, dass zunehmend auch der Energiebedarf von Werkzeugmaschinen in den Mittelpunkt rückt“, so Prof. Eberhard Abele, Leiter des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) an der TU Darmstadt. Vor allem die Automobilhersteller würden immer häufiger konkrete Angaben zur Vorhersage und Garantie von Energieverbräuchen verlangen. „Der Faktor Energieeffizienz wird damit zum Mittel für Maschinen- und Komponentenhersteller, ihre Wettbewerbsfähigkeit und Innovationsführerschaft in einem globalen und dynamischen Marktumfeld zu erhalten und auszubauen“, betonte Abele.
Und mit der Aufnahme von Werkzeugmaschinen in die Liste der energierelevanten Produkte im Rahmen der EuP-Richtlinie 2009/125/ EG bekommt das Thema auch eine politische Dimension, mit der sich der europäische Werkzeugmaschinenbau intensiv befasst. Dem will die Initiative „Blue Competence“ des Vereins Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW), Frankfurt, Rechnung tragen: Für die praktische Umsetzung haben VDW-Mitglieder einen Maßnahmenkatalog entwickelt, in dem Energieeffizienz-Standards für Konstruktion, Herstellung und Betrieb von Werkzeugmaschinen definiert werden.
So sollen etwa Materialeinsparung und Massereduzierung dafür sorgen, dass bei gleicher Steifigkeit und Stabilität der Maschine weniger Energie für Beschleunigungsvorgänge benötigt wird. Ein weiteres Handlungsfeld betrifft die Wärmerückgewinnung und Stromrückspeisung ins Netz. Werkzeugmaschinenhersteller und -betreiber können heute bereits unter zahlreichen energiesparenden Techniken mit nachweisbar positiver Ökobilanz wählen: Verlustwärme kann z. B. gezielt abgeleitet werden, um sie über Wärmetauscher im Prozess zur Vorwärmung oder zu Heizzwecken einzusetzen.
„Die deutschen Anbieter spielen hier im Vergleich zu ihren internationalen Wettbewerbern durchaus in der ersten Liga mit und sind teilweise sogar sehr viel besser als diese“, stellte VDW-Geschäftsführer Dr. Wilfried Schäfer fest. Das zeigt sich etwa bei den CNC-Bearbeitungszentren des Anbieters Hermle, Gosheim. Hier setzt man auf eine vergleichsweise energiearme Herstellung der Grundmaschine und der Maschinenbauteile in Mineralgusstechnologie. Darüber hinaus wird, wann immer möglich, eine Leichtbauweise praktiziert sowie eine leistungsgerechte Auslegung der Antriebstechnik, was Überdimensionierungen vermeiden hilft. Das gilt auch für die Auslegung der Kühlsysteme in Verbindung mit einer eingebauten Energierückgewinnung sowie energiesparender Regelungstechnik mit situationsbedingtem Abschalten, Feierabendabschaltung und minimierter Warmlaufphase.
„Wir fertigen nicht nur konsequent materialsparend und energieeffizient, weil es plötzlich in Mode kommt, sondern weil wir aus Überzeugung für einen nachhaltigen Umweltschutz einstehen“, sagte Dietmar Hermle, Sprecher des Hermle-Vorstandes. Mit dem Postulieren von Schlagworten allein sei es eben nicht getan: „Nur eine ganzheitliche Betrachtung macht Sinn und ist fair, denn wer sich nur auf die Fahnen heftet, eine energieeffiziente Werkzeugmaschine anzubieten, ist deswegen noch lange nicht als energieschonender und ressourcensparender Produzent einzustufen.“
Unter dem Motto „BlueCompetence“ rüstet auch Werkzeugmaschinenanbieter Gildemeister, Bielefeld, seine Bearbeitungsmaschinen mit energieeffizienten Techniken aus: Dazu zählen reduzierte Leistungsaufnahme bei Stillstand, Energierückspeisung bei Drehzahlreduzierung der Spindel oder Einrichtung und Test an der virtuellen Maschine durch Simulation.
Mit „Autoshutdown“ hat das Unternehmen darüber hinaus eine vom Kunden einstellbare Standby-Schaltung zur Optimierung der Energiebilanz entwickelt. Damit ergibt sich die Möglichkeit, Steuerungen bestimmte Zeiten für das Stillsetzen unterschiedlicher Aggregate vorzugeben. Interessant sei dieses Werkzeug vor allem für Nutzer, die ihre Maschinen regelmäßig in unbeaufsichtigte Schichten hineinarbeiten lassen, hebt man in Bielefeld hervor. Statt wie sonst üblich, die Maschinen nach der Bearbeitung in ihrem Betriebszustand zu belassen, fährt Autoshutdown die Maschine in einen Ruhezustand mit minimalem Strombedarf. Und die DMG-Software „EnergySave“ erkennt über eine dauerhafte Unterschreitung der voreingestellten Stromgrenze unproduktive Zeiten und setzt die Maschine in einen Ruhezustand.
Auch Siemens, Erlangen, will die Energieeffizienz der Maschinen verbessern: Mit dem „Mechatronic Support“-Paket soll der Verbund aus Mechanik und elektrischer Antriebstechnik dynamisch analysiert und verbessert werden. Die effiziente Steuerung von Nebenprozessen, wie Kühlung oder Werkzeugwechsel sowie der bedarfsorientierte Betrieb von Hilfsantrieben für maschinennahe Logistikaufgaben kann nämlich erhebliche Energieeinsparungen bewirken. Nach Angaben von Siemens sind das je nach Applikation bis zu 60 % der eingesetzten Energie.
Das Darmstädter PTW arbeitet derzeit mit Maschinenherstellern wie Alfing, Grob, Heller, MAG und Schaudt sowie deren Lieferanten und Ausrüstern Bosch Rexroth und Siemens Industry in zwei Projekten an diesem Thema aus dem Bereich der grünen Produktion: Dies sind „Maxiem“ (Maximierung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen) sowie „E-SimPro“ an dem der Maschinenhersteller Emag, VW sowie die Komponentenhersteller Festo, Handte, Hydac, Siemens Industry und Steinmeyer mitarbeiten. Dort geht es darum, energieeffiziente Produktionsmaschinen durch Simulation ökologisch schon in der Produktentwicklung zu optimieren. Die Simulation des Energiebedarfs von spanenden Werkzeugmaschinen, ermöglicht es dabei, den Energiebedarf bereits in den frühen Phasen der Maschinenentwicklung zu berücksichtigen.
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